Hydrodynamic Simulation of Biological Propulsion Systems and Application on the Design of Optimal Marine Propulsors - Τσαρσιταλίδης, Βασίλειος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναικής, 2015)
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.