Study of  biomimetic flapping foil operating as  
stream energy device in the sea

Μαλεφάκη, Ηρώ; Malefaki, Iro

dc.contributor.author	Μαλεφάκη, Ηρώ	el
dc.contributor.author	Malefaki, Iro	en
dc.date.accessioned	2020-09-28T10:49:39Z
dc.date.available	2020-09-28T10:49:39Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51172
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18870
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη”	el
dc.rights	Default license	en
dc.subject	Biomimetics	en
dc.subject	Stream energy converter	en
dc.subject	Renewable energies	en
dc.subject	Flapping foil	en
dc.title	Study of biomimetic flapping foil operating as stream energy device in the sea	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Renewable energies	en
heal.language	en
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	en
heal.publicationDate	2020-07-01
heal.abstract	During the last decade intensive research has focused on the development and advancement in science, technology, and engineering of wave, wind, and current energy converters driven by the need to increase the percentage of renewable sources in the energy-production mix, particularly from offshore installations. Most energyharvesting devices of winds and currents are based on wind or hydro turbines. The performance of turbines generally is a function of the ratio of the blade-tip speed to incident-flow speed. Typically, an optimum tip-speed ratio exists for which the efficiency of a rotating turbine attains a maximum. As a consequence, there is a penalty for not operating at constant tip-speed ratio as the oncoming speed of natural-occurring currents varies randomly. Unlike conventional turbines that operate with a single degree of freedom to rotate around a horizontal or vertical axis, a novel concept is to develop hydrokinetic energy converters based on oscillating hydrofoils. In this work, we study a biomimetic stream energy converter based on the oscillating hydrofoil principle, followed by the development of time-dependent simulations based on the unsteady hydrofoil theory. The converter includes a rotating, vertically mounted, biomimetic wing supported by an arm so it can perform angular oscillations around a vertical axis in parallel flow. The results are compared with applications of the vortex lattice method (VLM). For simplicity, the device is considered away from the free surface, while the ground effects are not taken into account. We proceed to a comparative evaluation with other tested tidal energy devices, such as stream energy converters based on vortex induced vibrations (VIV).	en
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία μελετάται η απόδοση μιας νέας συσκευής απομάστευσης ενέργειας από θαλάσσια ρεύματα. Ο μετατροπέας περιλαμβάνει ένα περιστρεφόμενο, κατακόρυφα τοποθετημένο, βιομιμητικό πτερύγιο που υποστηρίζεται από έναν βραχίονα έτσι ώστε να μπορεί να εκτελεί γωνιακές ταλαντώσεις γύρω από κατακόρυφο άξονα σε παράλληλη επερχόμενη ροή. Χάριν απλότητος, θεωρείται ότι η συσκευή βυθίζεται μακριά από την ελεύθερη επιφάνεια, ενώ οι επιδράσεις του θαλάσσιου πυθμένα δε λαμβάνονται υπόψη. Ωστόσο, η γεωμετρία και το αρχικό σχήμα του ταλαντώμενου πτερυγίου είναι γενικές. Για την παρούσα έρευνα εφαρμόζεται η θεωρία λεπτών υδροτομών η οποία διαμορφώνεται κατάλληλα για μη μόνιμες ροές με άνωση γύρω από ταλαντούμενα πτερύγια στην θεωρούμενη διάταξη, όπου οι επιδράσεις λόγω πεπερασμένου λόγου επιμήκους και σχήματος πτερυγίου λαμβάνονται προσεγγιστικά υπόψη. Με σκοπό την αρχική επιβεβαίωση της μεθόδου παρουσιάζονται συγκρίσεις με πειραματικές μετρήσεις καθώς και πρώτες συγκρίσεις των αποτελεσμάτων με εφαρμογές της μεθόδου πλέγματος δινών (Vortex Lattice Method, VLM) για τη κατάδειξη των επιδράσεων των τριδιαστάτων φαινομένων ροής. Περαιτέρω, παρουσιάζονται συστηματικά αποτελέσματα για την επίδραση διαφόρων παραμέτρων στην απόδοση της θεωρούμενης συσκευής. Η εργσία ολοκληρώνεται με μια συγκριτική αξιολόγηση του εξεταζόμενου βιομιμητικού συστήματος με αντίστοιχη διάταξη η οποία βασίζεται σε ρευστοδυναμικά αυτό-επαγόμενες ταλαντώσεις από ανάπτυξη στροβιλότητας σε κυλινδρικά στοιχεία εντός προσπίπτουσας ροής (Vortex Induced Vibration,VIV) .	el
heal.advisorName	Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τριανταφύλλου, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδάκης, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	143 p.	en
heal.fullTextAvailability	false