Αρχική
Γενικά
Τοποθεσία
Προσωπικό
Εκπαίδευση
Προπτυχιακή
Μεταπτυχιακή
Διπλωματικές Εργασίες
Έρευνα
Ερευνητικά προγράμματα
Διδακτορικές διατριβές
Δημοσιεύσεις
Υποδομή
Κύρια υποδομή
Εξοπλισμός
Υπηρεσίες
Υπηρεσίες
Εμπειρία
Επικοινωνία
Γραμματεία
Μέλη Δ.Ε.Π.

Επικοινωνία

Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών / Τομέας ρευστών
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο
Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Ζωγράφου
157 80 Αθήνα, Ελλάδα

Τηλ: +30 210 772 1099 +30 210 772 1056
Fax: +30 210 772 1057

Νέα

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΌ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ 'ΥΔΡΟΒΙΟ΄

Πρακτικά ημερίδας του ερευνητικού προγράμματος "StoRE"

Ερευνητικό πρόγραμμα "ΥΔΡΟΒΙΟ"

«Ανάπτυξη καινοτόμων αναστρέψιμων αντλιών-υδροστροβίλων βελτιστοποιημένου υδροδυναμικού και περιβαλλοντικού σχεδιασμού για υψηλή ενεργειακή απόδοση και ασφαλή διέλευση ιχθυοπανίδας»

Το ερευνητικό έργο “ΥΔΡΟΒΙΟ” εκπονείται από το Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών του ΕΜΠ και την εταιρία  ΔΡΑΚΟΣ – ΠΟΛΕΜΗΣ FLUIDUSTRIA S.A και αφορά στη μελέτη, βέλτιστη σχεδίαση και εργαστηριακή πιστοποίηση αναστρέψιμων αντλιών-υδροστροβίλων ειδικού, υδροσυναμικού σχεδιασμού, ώστε να επιτρέπουν την όσο το δυνατόν πιο ασφαλή διέλευση ιχθυοπανίδας και προς τις δύο κατευθύνσεις, διατηρώντας υψηλό βαθμό ενεργειακής απόδοσης.

Χρηματοδότηση:

Το Έργο συγχρηματοδοτείται από το ΕΤΠΑ – Ευρωπαϊκή Ένωση και από Εθνικούς Πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ)», ΕΣΠΑ 2014 – 2020, (Κωδικός Έργου: Τ1ΕΔΚ-01334).

Πλαίσιο κειμένου:

 

Κύριοι ερευνητικοι στόχοι:

1. Διερεύνηση της διεθνούς αγοράς και προσδιορισμός της περιοχής σχεδιασμού και λειτουργίας (υδραυλικό ύψος και παροχή) αντλιών και αναστρέψιμων μηχανών ‘φιλικών’ προς την ιχθυοπανίδα, η οποία παρουσιάζει εμπορικό ενδιαφέρον.

2. Δημιουργία μιας καινοτόμου μεθοδολογίας για την εκτίμηση και ποσοτικοποίηση μέσω κατάλληλων δεικτών του βαθμού ‘φιλικότητας’ (ή αντίστροφα, του βαθμού επιβάρυνσης) μιας υδροδυναμικής μηχανής (αντλίας, υδροστροβίλου ή αναστρέψιμης), ως προς την εκάστοτε διερχόμενη ιχθυοπανίδα.

3. Ανάπτυξη και εφαρμογή μιας ολοκληρωμένης υπολογιστικής μεθοδολογίας για βέλτιστο, προσαρμοζόμενο σχεδιασμό αναστρέψιμων μηχανών, με δύο ανταγωνιστικούς στόχους: Μεγιστοποίηση απόδοσης και ελαχιστοποίηση επιπτώσεων σε ιχθυοπανίδα.

4. Δημιουργία ενός καινοτόμου συστήματος για αξιόπιστη διάγνωση της εμφάνισης σπηλαίωσης σε υδροδυναμικές μηχανές, με εύκολη προσαρμογή και φορητότητα.

5. Ανάπτυξη και εφαρμογή συστήματος τηλεμετρίας για την online παρακολούθηση της λειτουργίας μεγάλων εγκατεστημένων αντλιών και αναστρέψιμων μηχανών.

6. Δημοσιοποίηση και προβολή στις διεθνείς αγορές του νέου προϊόντος, και των δυνατοτήτων της Εταιρείας για εξειδικευμένη έρευνα και παραγωγή καινοτομίας.

7. Ενίσχυση μέσω της συνεργασίας με το ΕΥΜ-ΕΜΠ του ερευνητικού τμήματος της Εταιρείας στην περιοχή της σχεδίασης μηχανών με υπολογιστικές μεθόδους, και βελτίωση των υποδομών της για δοκιμές και ελέγχους νέων προϊόντων.

8. Διεύρυνση και ενίσχυση της ερευνητικής ομάδας του ΕΥΜ, και περαιτέρω ανάπτυξη των δυνατοτήτων της για δημιουργία νέων καινοτόμων εργαλείων και μεθόδων, στην αιχμή της διεθνούς επιστημονικής και τεχνολογικής έρευνας.

 

Μεθοδολογία υλοποίησης:

Το ερευνητικό Έργο είναι τριετές και περιλαμβάνει 7 Ενότητες Εργασίας. Η υλοποίησή του θα βασιστεί σε σύγχρονα υπολογιστικά εργαλεία και λογισμικά, στις εργαστηριακές υποδομές υψηλού επιπέδου που διαθέτουν οι συμμετέχοντες φορείς, αλλά και σε νέες καινοτόμες μεθοδολογίες και τεχνικές που θα αναπτυχθούν στο πλαίσιό του.

Η πρώτη βασική συνιστώσα της προτεινόμενης έρευνας περιλαμβάνει την προσομοίωση και αριθμητική επίλυση των Reynolds Averaged Navier-Stokes ρευστομηχανικών εξισώσεων (RANS) σε πολύπλοκες γεωμετρίες αναστρέψιμων υδροδυναμικών μηχανών μικτής ή και αξονικής ροής. Για τον σκοπό αυτόν θα χρησιμοποιηθεί εμπορικό λογισμικό υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, με το οποίο θα προσομοιωθεί αρχικά ο δρομέας/πτερωτή (blade-to-blade) και στη συνέχεια ολόκληρη η γεωμετρία της μηχανής, συμπεριλαμβάνοντας τα τμήματα εισόδου-εξόδου και τα ρυθμιστικά πτερύγια, καθώς επίσης και η ενδεχόμενη εμφάνιση σπηλαίωσης.

Η γεωμετρία της πτερωτής και των επιμέρους στοιχείων της μηχανής θα εισάγεται σε παραμετρική μορφή, με τεχνικές που θα αναπτυχθούν στο πλαίσιο του Έργου, έτσι ώστε με χρήση μικρού σχετικά αριθμού παραμέτρων σχεδιασμού, να μπορεί να παράγεται ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών γεωμετριών. Η παραμετρική σχεδίαση θα επιτρέψει στη συνέχεια τη διερεύνηση της επίπτωσης των μεταβλητών σχεδιασμού στη λειτουργική συμπεριφορά και απόδοση της αναστρέψιμης μηχανής, και κατόπιν στη διενέργεια αριθμητικής βελτιστοποίησης του σχεδιασμού της, με χρήση σχετικού λογισμικού.

Στο προτεινόμενο έργο υπάρχουν δύο σχεδιαστικού στόχοι: Η μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης της μηχανής και η ελαχιστοποίηση της πιθανότητας τραυματισμού της ιχυθοπανίδας που διέρχεται μέσω αυτής. Οι στόχοι αυτοί όμως είναι ανταγωνιστικοί, επομένως, η πολυπαραμετρική βελτιστοποίηση θα καταλήξει σε ένα σύνολο βέλτιστων λύσεων, το λεγόμενο μέτωπο Pareto, επί του οποίου ένας κατασκευαστής θα μπορεί να επιλέξει μια συγκεκριμένη μηχανή, αναλόγως των συνθηκών και απαιτήσεων κάθε εφαρμογής.

Στο σημείο αυτό προκύπτει η ανάγκη ποσοτικοποίησης του βαθμού ‘φιλικότητας’ μιας μηχανής, ούτως ώστε να μπορεί να τεθεί ως στόχος βελτιστοποίησης. Για τον σκοπό αυτόν θα αναπτυχθεί μία νέα καινοτόμος μεθοδολογία, κατά την οποία θα προσομοιώνεται αριθμητικά η κίνηση μιας στερεοποιημένης περιοχής της ροής, σε σχήμα ψαριού και με δυνατότητα μεταβλητών διαστάσεων, καθώς συμπαρασύρεται από τη ροή και διέρχεται διαμέσου της μηχανής. Οι υδροδυναμικές δυνάμεις και πιέσεις που θα ασκούνται στη διεπιφάνεια αυτής της περιοχής (ορθές και διατμητικές τάσεις) θα καταγράφονται κατά τη διάρκεια της τροχιάς της, ενώ ταυτόχρονα θα επηρεάζουν την κίνησή της, επιτρέποντας όλους του βαθμούς ελευθερίας, καθώς και ενδεχόμενες προσκρούσεις στις εσωτερικές επιφάνειες.

Στη συνέχεια, και προκειμένου να πιστοποιηθεί η ολοκληρωμένη μεθοδολογία βέλτιστου προσαρμοσμένου σχεδιασμού μιας αντλίας/υδροστροβίλου, η εταιρεία Δ-Π θα μελετήσει, σχεδιάσει και κατασκευάσει στις εγκατστάσεις της δύο τέτοια μοντέλα μηχανών, επιλέγοντας κατάλληλα σημεία στα αντίστοιχα μέτωπα Pareto βέλτιστων σχεδιασμών. Τα μοντέλα θα εγκατασταθούν στα δοκιμαστήρια του Δ-Π και του ΕΥΜ και θα μετρηθούν με σύγχρονο εξοπλισμό οι χαρακτηριστικές καμπύλες λειτουργίας τους.

Ειδικά για το φαινόμενο της σπηλαίωσης, θα ολοκληρωθεί και εφαρμοσθεί μια καινοτόμος μέθοδος ανίχνευσης που ήδη μελετάται στο ΕΥΜ, και θα συνδυαστεί με μια τεχνική τηλεμέτρησης, ώστε η όλη διάταξη να είναι φορητή και να μπορεί να τοποθετηθεί εύκολα σε μια πραγματική αντλία ή υδροστρόβιλο εν λειτουργία. Η προσομοίωση του φαινομένου της σπηλαίωσης με χρήση του λογισμικού σε δύο μοντέλα αναστρέψιμων μηχανών, τα οποία στη συνέχεια θα μετρηθούν στο εργαστήριο, αποτελεί ιδανική ευκαιρία πιστοποίησης και ελέγχου της νέας αυτής μεθόδου ανίχνευσης σπηλαίωσης.

Αποτελέσματα:

Το φυσικό αντικείμενο του ερευνητικού Έργου συντίθεται από 7 Ενότητες Εργασίας ,κάθε μία εκ των οποίων περιλαμβάνει επιμέρους δράσεις και παραδοτέα. Το αντικείμενο τους, καθώς και το χρονοδιάγραμμα υλοποίησης, περιγράφεται και συμπεριλαμβάνεται στο επίσημο Τεχνικό Παράρτημα του Έργου.
Η πρόοδος των εργασιών είναι ικανοποιητική και τα μέχρι στιγμής παραδοτέα του Έργου έχουν ολοκληρωθεί εντός του αρχικού χρονικού προγραμματισμού.

Δημοσιεύσεις

Ι Kassanos, V. Sanoudos-Dramaliotis, J.S. Anagnostopoulos, Numerical modelling of fish passage and flow interaction in a hydroturbine,  Intl. Conference HYDRO 2019, Concept to Closure: Practical Steps, Porto, Portugal, October 14-16, 2019.

G. Mousmoulis, C. Yiakopoulos, I. Kassanos, I. Antoniadis and J. Anagnostopoulos,
Vibration and acoustic emission monitoring of a centrifugal pump under cavitating operating conditions, ΙOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 405, IAHR International Workshop on Cavitation and Dynamic Problems in Hydraulic Machinery and Systems 9–11 October 2019, Stuttgart, Germany
   

Ch. Kottas Choulakis, I.Kassanos, V. Alexopoulos and I. Anagnostopoulos,   Numerical analysis of the behaviour of a Deriaz versus a Francis reversible turbine in terms of their energy efficiency and fish-friendly characteristics, Intl. Conference HYDRO 2020, Strategies for Future Progress, Online event, October 26-28, 2020.  

Αφίσες

Αφίσα Έργου

Αφίσα Συνεδρίου 

Έντυπα:

Κατεβάστε το τεχνικό έντυπο ΕΔΩ