Hydrodynamic Simulation of Biological Propulsion Systems and Application on the Design of Optimal Marine Propulsors

Τσαρσιταλίδης, Βασίλειος; Tsarsitalidis, Vasileios

dc.contributor.author	Τσαρσιταλίδης, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Tsarsitalidis, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2015-06-18T08:06:47Z
dc.date.available	2015-06-18T08:06:47Z
dc.date.issued	2015-06-18
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40862
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.1666
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Βιομιμητική Πρόωση	el
dc.subject	Παλλόμενα Πτερύγια	el
dc.subject	Μη συμβατική πρόωση	el
dc.subject	Biomimetic Propulsion	en
dc.subject	Flapping Foil Propulsion	en
dc.subject	Flapping Wing Propulsion	en
dc.subject	Oscillating wing	en
dc.subject	Unconventional Propulsion	en
dc.title	Hydrodynamic Simulation of Biological Propulsion Systems and Application on the Design of Optimal Marine Propulsors	en
dc.title	Υδροδυναμική Προσομοίωση Βιολογικών Συστημάτων Πρόωσης και Εφαρμογή στη Σχεδίαση Βέλτιστων Συστημάτων Πρόωσης Πλοίου	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Marine engineering	en
heal.classification	Naval Architecture	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-01-12
heal.abstract	H παρούσα εργασία προσανατολίζεται στην χρήση της μεθόδου των συνοριακών στοιχείων (κώδικας UBEM) για την προσομοίωση βιολογικών συστημάτων πρόωσης, με στόχο την κατανόηση φαινομένων και την εξαγωγή συμπερασμάτων που θα οδηγήσουν στην σχεδίαση βέλτιστων προωστήρων πλοίου. Η χρήση της συγκεκριμένης μεθόδου ενδείκνυται, καθώς μπορεί με μεγάλη (σχετικά) ταχύτητα να προσομοιώσει μη μόνιμα φαινόμενα, καθώς και να παράξει αρκετή, συγκεντρωμένη πληροφορία για τα φαινόμενα που εκτυλίσσονται. Πιο συγκεκριμένα, αφού γίνει μία γενική παρουσίαση του τυπικού προβλήματος ενός βιομιμιτικού προωστήρα, παρουσιάζεται το μαθηματικό μοντέλο των συνοριακών στοιχείων, η αριθμητική εφαρμογή αυτού και η τελική υλοποίησή του σε ένα πρόγραμμα. Ύστερα, παρουσιάζονται κατά σειρά, οι διερευνήσεις που πραγματοποιήθηκαν ως προς την πλειοψηφία των ελεύθερων παραμέτρων του προβλήματος, αλλά και των διαφορετικών περιπτώσεων, δείχνοντας τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν στις (παρακάτω αναφερόμενες) δημοσιευμένες εργασίες, αλλά και πρόσθετα αποτελέσματα, από τα οποία προκύπτει μία εκτεταμένη συστηματική σειρά προωστήρων, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά συμβατό τρόπο με τις γνωστές ως τώρα μεθόδους σχεδίασης. Η ανεπτυγμένη μεθοδολογία, μαζί με εφαρμογές αυτής παρουσιάζονται και συγκρίνονται με συμβατικούς προωστήρες, όπου και αποδεικνύεται η υπεροχή των υπό μελέτη συστημάτων. Τέλος, παρουσιάζονται οι τελευταίες εξελίξεις που αφορούν την εφαρμογή υδροελαστικότητας κατά την έννοια του ελαστικά εδρασμένου πτερυγίου (ένας βαθμός ελευθερίας - pitch) και κάποια πρώτα αποτελέσματα της συστηματικής διερεύνησης αυτού, καθώς και η χρήση ενεργού ελέγχου. Η δυνατότητα χρήσης αυτών σε περιβάλλον τυχαίων κινήσεων, δείχνει την δυνατότητα χρήσης των βιομιμητικών προωστήρων ως συστήματα εξοικονόμησης ενέργειας, ενώ στην κατακλείδα παρουσιάζονται προτεινόμενες εφαρμογές σε μετατροπή υπαρχόντων πλοίων, σε νέους σχεδιασμούς, αλλά και εφαρμογή σε πλοίο μηδενικών ρύπων.	el
heal.abstract	The present work is oriented to the use of Boundary Element method (UBEM code) on the simulation of biological propulsion systems for the purpose of understanding phenomenae and extracting conclusions which will lead to the design of optimal marine propulsors. The ise of the specific method was chosen, as it can simulate highly unsteady phenomenae (relatively) quickly, as well as produce concentrated information on the simulated phenomenae. More specifically, after a presentation of the state of the art and an introduction of the typical problem of a biomimetic propulsor, the mathematical model of the boundary element method, the numerical implementation and the application in the used software is introduced Then, the investigations made are presented in cases and effects of parameters are discussed, showcasing the results presented in the published works, but also additional results, from which extended series of propulsors that can be used in a manner compatible to the known design methods. The developed Methodology, along with applications on virtual paradigms are compared to conventional propulsors, where the advantage of the systems in hand are shown. Last but not least, newer developments, concerning the application of hydroelasticity, in the manner of spring loaded wings (1 DOF - pitching motion) along with the initial results of systematic investigations of it as well as active control of the pitching motion. The ability to adapt and operate in an envrionment of random motions, shows the potential of the use of such systems as energy saving devices as well. In the conclusions, proposed applications are shown, both for retrofits and newbuilds, while a zero emmisions concept is introduced.	en
heal.sponsor	This research has been co-financed by the European Union (European Social Fund – ESF) and Greek national funds through the Operational Program "Education and Lifelong Learning" of the National Strategic Reference Framework (NSRF) - Research Funding Program: Heracleitus II. Investing in knowledge society through the European Social Fund.	en
heal.sponsor	Η παρούσα εργασία έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο – ΕΚΤ) και από Ελληνικούς εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) 2007-2013, Πρόγραμμα ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΙΙ	el
heal.advisorName	Πολίτης, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Τζαμπίρας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Τριανταφύλλου, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Παπανικολάου, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Βουτσινάς, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	230 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true