Μαθηματική προσομοίωση ροής σε διόδους ιχθύων

Μητσόπουλος, Γεώργιος; Mitsopoulos, Georgios

dc.contributor.author	Μητσόπουλος, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Mitsopoulos, Georgios	en
dc.date.accessioned	2017-03-08T11:41:32Z
dc.date.available	2017-03-08T11:41:32Z
dc.date.issued	2017-03-08
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44582
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.6297
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Δίοδοι ιχθύων	el
dc.subject	Μοντέλο τύρβης RNG k-ε	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων όγκων	el
dc.subject	RNG turbulent model	en
dc.subject	3D simulation	en
dc.subject	Computational fluid dynamics	en
dc.subject	Flow 3D	en
dc.subject	Finite volume method	en
dc.title	Μαθηματική προσομοίωση ροής σε διόδους ιχθύων	el
dc.title	Mathematical modeling of the flow field in fish-passes	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υπολογιστική μηχανική	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-11-10
heal.abstract	The prevention of fish migration, due to manmade technical works such as hydroelectric plants and dams, has severe environmental and ecological impacts on river and coastal ecosystems. Fish-passes are channels that create the right flow and environmental conditions to help fish migration either for reproduction or for food purposes. The creation of fish-passes is highly complicated, because it depends on various fish characteristics. Therefore their design cannot relay on empirical observation and basic hydraulics. The prediction of the flow field, water depth and mainly the turbulent characteristics of the flow can be calculated from mathematical models with the use of computers. In the present study a 3-D hydrodynamic model was employed. Using the commercial computer code FLOW-3D for flow calculation, the developed modeling approach provided good results of flow pattern. The mathematical model was based on Reynolds Averaged Navier Stokes equations with a closure model for the Reynolds Stresses Tensor, the Renormalised Group k-epsilon. This methodology was applied on an experimental fish-pass and the results were compared with the experimental measurements. Moreover the model created was compared to a 2-D numerical simulation, which solved the shallow water equations with the use of the standard k-epsilon turbulent model.	en
heal.abstract	Η παρεμπόδιση του ταξιδιού των μεταναστευτικών ψαριών, λόγω ανθρωπογενών τεχνικών έργων, όπως τα μικρά υδροηλεκτρικά και φράγματα, έχει σοβαρές περιβαλλοντικές και οικολογικές επιπτώσεις στα ποτάμια και παράκτια οικοσυστήματα. Για να βοηθηθεί και να υποστηριχτεί η μετανάστευση των ψαριών, είναι απαραίτητη η δημιουργία διόδων ιχθύων. Οι δίοδοι ιχθύων είναι κανάλια, που είτε προσομοιάζουν τα φυσικά είτε όχι, δημιουργούν τις κατάλληλες ροϊκές και περιβαλλοντικές συνθήκες για να βοηθηθούν τα ψάρια που μεταναστεύουν είτε για αναπαραγωγή ή για τροφή. Η δημιουργία των διόδων ιχθύων είναι ιδιαίτερα περίπλοκη, επειδή εξαρτάται από τη συμπεριφορά των ψαριών, τα κίνητρα, τις προτιμήσεις, το χρονοδιάγραμμα της μετανάστευσης και την ικανότητα κολύμβησης. Αρχικά οι μηχανικοί προσπάθησαν να δημιουργήσουν τα περάσματα ψαριών με βάση την εμπειρική παρατήρηση και τη βασική υδραυλική. Σήμερα, που η υπολογιστική ισχύς εξελίσσεται ραγδαία, πολλά μαθηματικά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί για να περιγράψουν τη συμπεριφορά και να προβλέψουν το πεδίο ροής, το βάθος του νερού και κυρίως τα τυρβώδη χαρακτηριστικά της ροής μέσα σε μια δίοδο ιχθύων. Στην παρούσα μελέτη, ένα υδροδυναμικό μοντέλο, που βασίζεται στις σταθμισμένες κατά Reynolds εξισώσεις Navier – Stokes, χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών ροής. Ως μοντέλο για τον υπολογισμό του τανυστή των τάσεων Reynolds, χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο k-έψιλον Renormalised Group, το οποίο βασίζεται στην υπόθεση του Boussinesque, περί τυρβώδους συνεκτικότητας. Αυτή η μεθοδολογία εφαρμόστηκε σε πειραματική δίοδο ιχθύων και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τις πειραματικές μετρήσεις. Επιπλέον το μοντέλο που δημιουργήθηκε συγκρίθηκε με αριθμητική προσομοίωση με τη χρήση των εξισώσεων shallow water και χρήση του k-ε μοντέλου τύρβης. Τέλος για την σύγκριση των 2 μοντέλων δημιουργήθηκαν 3 προγράμματα σε γλώσσα προγραμματισμού Visual Basic Excel και C#, ώστε να υπολογιστούν οι κατάλληλοι δείκτες και να βρεθούν τα μέσα μεγέθη της ροής.	el
heal.advisorName	Στάμου, Αναστάσιος	el
heal.committeeMemberName	Στάμου, Αναστάσιος	el
heal.committeeMemberName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	60 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true