Ερευνητικό Πρόγραμμα "ΥΔΡΟΒΙΟ"

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

Eπίσημος ιστότοπος του Έργου: www.hydrovio.gr

Το ερευνητικό Έργο “ΥΔΡΟΒΙΟ” υλοποιήθηκε από το Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών του ΕΜΠ και την εταιρία DRAKOS - POLEMIS PUMPS και αφορά στη μελέτη, βέλτιστη σχεδίαση και εργαστηριακή πιστοποίηση νέων αναστρέψιμων αντλιών-υδροστροβίλων ειδικού υδροδυναμικού σχεδιασμού, ώστε να επιτρέπουν την όσο το δυνατόν πιο ασφαλή διέλευση ιχθυοπανίδας και προς τις δύο κατευθύνσεις, διατηρώντας υψηλό βαθμό ενεργειακής απόδοσης.

Οι μηχανές αυτές μπορούν να καλύψουν πλήθος εφαρμογών, τόσο στον τομέα των υδροηλεκτρικών έργων και μονάδων αποθήκευσης ενέργειας με αντλησιοταμίευση, όσο και στους τομείς της υδατοκαλλιέργειας, της αποξήρανσης υδάτινων περιοχών και της διαχείρισης υδατικών αποθεμάτων.

Χρηματοδότηση:

Το Έργο “ΥΔΡΟΒΙΟ” υλοποιήθηκε στο πλαίσιο της Δράσης ΕΡΕΥΝΩ-ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ-ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ και συγχρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης και από Εθνικούς Πόρους, μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ), ΕΣΠΑ 2014 – 2020 (Κωδικός Έργου: Τ1ΕΔΚ-01334).

Κύριοι ερευνητικοί 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 ΥΔΡΟΒΙΟ περιλαμβάνει 7 Ενότητες Εργασίας και ολοκληρώθηκε σε τέσσερα έτη. Η υλοποίησή του βασίστηκε 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 αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο του Έργου.

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 χρησιμοποιήθηκε εμπορικό λογισμικό υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, με το οποίο προσομοιώθηκε αρχικά ο δρομέας/πτερωτή (blade-to-blade) και στη συνέχεια ολόκληρη η γεωμετρία των μηχανών, συμπεριλαμβάνοντας τα τμήματα εισόδου-εξόδου και τα ρυθμιστικά πτερύγια.

Η γεωμετρία της πτερωτής και των επιμέρους στοιχείων της μηχανής εισάγεται σε παραμετρική μορφή, με τεχνικές που αναπτύχθηκαν 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 επιτρέπει στη συνέχεια τη διερεύνηση της επίπτωσης των μεταβλητών σχεδιασμού στη λειτουργική συμπεριφορά και απόδοση των αναστρέψιμων μηχανών, και κατόπιν τη διενέργεια αριθμητικής βελτιστοποίησης του υδροδυναμικού σχεδιασμού τους, με χρήση σχετικού λογισμικού.

Για τις καινοτόμες αναστρέψιμες μηχανές τίθενται δύο σχεδιαστικού στόχοι: Η μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσής τους και η ελαχιστοποίηση της πιθανότητας τραυματισμού της ιχυθοπανίδας που διέρχεται μέσω αυτών. Οι στόχοι αυτοί όμως είναι ανταγωνιστικοί, επομένως, η πολυπαραμετρική βελτιστοποίηση καταλήγει σε ένα σύνολο βέλτιστων λύσεων, το λεγόμενο μέτωπο Pareto, επί του οποίου ένας κατασκευαστής θα μπορεί να επιλέξει μια συγκεκριμένη γεωμετρία μηχανής, 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 αναπτύχθηκε μια νέα καινοτόμος μεθοδολογία, κατά την οποία 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 ασκούνται στη διεπιφάνεια αυτής της περιοχής (ορθές και διατμητικές τάσεις) καταγράφονται κατά τη διάρκεια της τροχιάς της, ενώ ταυτόχρονα 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 μελέτησε και κατασκεύασε στις εγκατστάσεις της δύο τέτοια μοντέλα, μιας μηχανής αξονικής ροής και μιας μηχανικής μικτής ροής τύπου Deriaz, επιλέγοντας κατάλληλα σημεία στα αντίστοιχα μέτωπα Pareto των βέλτιστων σχεδιασμών. Τα μοντέλα εγκαταστάθηκαν στα δοκιμαστήρια του Δ-Π και του ΕΥΜ και μετρήθηκαν με σύγχρονο εξοπλισμό οι χαρακτηριστικές καμπύλες λειτουργίας τους.

Ειδικά για το φαινόμενο της σπηλαίωσης, ολοκληρώθηκε στο ΕΥΜ και εφαρμόσθηκε μια καινοτόμος μέθοδος ανίχνευσης, η οποία μπορεί να συνδυαστεί με μια τεχνική τηλεμέτρησης που αναπτύχθηκε από την Εταιρεία, ώστε η όλη διάταξη να είναι φορητή και να μπορεί να τοποθετηθεί εύκολα σε μια πραγματική αντλία ή υδροστρόβιλο εν λειτουργία.

Αποτελέσματα

Η πρόοδος και υλοποίηση του Έργου και όλων των Ενοτήτων Εργασίας του έγιναν σύμφωνα με τις τεχνικές περιγραφές και τους στόχους, όπως αρχικά ετέθησαν και περιγράφονται στο Τεχνικό Παράρτημα. Όλες οι Ενότητες Εργασίας ολοκληρωθήκαν με επιτυχία.

Η συνεργασία του ερευνητικού Φορέα, του Εργαστηρίου Υδροδυναμικών Μηχανών Ε.Μ.Π. (ΕΥΜ/ΕΜΠ) και του ερευνητικού τμήματος της Εταιρείας ΔΡΑΚΟΣ-ΠΟΛΕΜΗΣ (Δ-Π ) ήταν άριστη, και η επιτυχής υλοποίηση του Έργου έδωσε τη δυνατότητα και στο ΕΜΠ και στην Εταιρεία να διευρύνουν και να ενισχύσουν τις ερευνητικές τους ομάδες, με περαιτέρω ανάπτυξη των δυνατοτήτων τους για δημιουργία νέων καινοτόμων εργαλείων και μεθόδων, στην αιχμή της διεθνούς επιστημονικής και τεχνολογικής έρευνας.

Ειδικότερα, από την αρχή του Έργου ως την ολοκλήρωσή του, πραγματοποιήθηκαν τα παρακάτω:

Έγινε διερεύνηση της διεθνούς αγοράς και προσδιορίστηκε η περιοχή σχεδιασμού και λειτουργίας (υδραυλικό ύψος και ονομαστική παροχή) αντλιών και αναστρέψιμων μηχανών ‘φιλικών’ προς την ιχθυοπανίδα, για την οποία παρουσιάζεται εμπορικό ενδιαφέρον. Επίσης, ολοκληρώθηκαν όλες οι βασικές εργασίες & ενέργειες προετοιμασίας υλοποίησης του Έργου, αναφορικά με την επιλογή των προς διερεύνηση μηχανών, τη βιβλιογραφική επισκόπηση με σκοπό την ταυτοποίηση των απαραίτητων σχεδιαστικών κριτηρίων για υδροδυναμικές μηχανές με χαμηλό δείκτη θνησιμότητας ψαριών και τη διερεύνηση του πεδίου εφαρμογής αντλιών, υδροστροβίλων και αναστρέψιμων μηχανών φιλικών προς την ιχθυοπανίδα.

Αναπτύχθηκε μεθοδολογία παραμετρικής σχεδίασης του δρομέα/πτερωτής και των λοιπών τμημάτων (εισόδου, εξόδου, κελύφους κλπ.) δυο διαφορετικών τύπων αναστρέψιμων αντλιών-υδροστροβίλων (αξονικής και μικτής ροής), με την εισαγωγή ενός αριθμού μεταβλητών παραμέτρων για την περιγραφή της γεωμετρίας των διαφόρων τμημάτων τους, ούτως ώστε να μπορούν να παράγονται τροποποιήσεις του αρχικού σχεδιασμού με αυτοματοποιημένο τρόπο και στο επιθυμητό κάθε φορά εύρος. Στη συνέχεια, καθορίστηκαν οι λεπτομέρειες της τελικής επιλογής και δημιουργίας του υπολογιστικού χωρίου και του αριθμητικού πλέγματος, καθώς και τα υπολογιστικά δεδομένα, οι οριακές συνθήκες και η διαδικασία αριθμητικής προσομοίωσης. Τέλος, διαμορφώθηκε η υπολογιστική πλατφόρμα, με χρήση κατάλληλου λογισμικού υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, για την επίλυση της ροής στους δύο αυτούς τύπους μηχανών, τόσο για λειτουργία αντλίας, όσο και υδροστροβίλου.

Επιλέχθηκαν προς μελέτη συγκεκριμένες αναστρέψιμες υδροδυναμικές μηχανές (αντλίες-υδροστρόβιλοι) διαφορετικού τύπου και περιοχής λειτουργίας: μία μηχανή αξονικής ροής, χαμηλού υδραυλικού ύψους και δύο μικτής ροής (Francis και Deriaz), μεγαλύτερου ύψους. Οι κύριες σχεδιαστικές παράμετροι των τριών αυτών μηχανών διερευνήθηκαν διεξοδικά, με πολλαπλές αριθμητικές επιλύσεις της ροής, προκειμένου να προκύψουν συμπεράσματα για την επίδραση του διαφόρων μεταβλητών υδροδυναμικού σχεδιασμού στην υδραυλική τους απόδοση και στις πιθανές επιπτώσεις σε διερχόμενη ιχθυοπανίδα, τόσο για λειτουργία αντλίας όσο και υδροστροβίλου. Για την εκτίμηση των επιπτώσεων στην ιχθυοπανίδα χρησιμοποιήθηκαν κατάλληλες συσχετίσεις-δείκτες από τη βιβλιογραφία για την επίδραση του ρυθμού μεταβολής της στατικής πίεσης, του μεγέθους των διατμητικών τάσεων και της πιθανότητας πρόσκρουσης σε στερεά όρια, κατά μήκος αντιπροσωπευτικού αριθμού τροχιών ροϊκών γραμμών.

Στη συνέχεια, και αφού εντοπίσθηκαν από την παραμετρική διερεύνηση οι πλέον κρίσιμες παράμετροι σχεδιασμού των δύο μηχανών και καθορίστηκε το επιθυμητό εύρος μεταβολής των τιμών τους, διενεργήθηκε αριθμητική βελτιστοποίηση του σχεδιασμού της αναστρέψιμης μηχανής αξονικής ροής και της μηχανής μικτής ροής Deriaz, η οποία επέδειξε καλύτερα αποτελέσματα έναντι της μηχανής Francis, αναφορικά με τις επιπτώσεις στη διερχόμενη ιχθυοπανίδα. Η βελτιστοποίηση έχει δύο παράλληλους στόχους: τη μεγιστοποίηση του βαθμού ενεργειακής απόδοσης ενός πλήρους κύκλου άντλησης-παραγωγής και την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων στα διερχόμενα ψάρια. Οι επιπτώσεις αυτές ορίσθηκαν με βάση τους διάφορους σχετικούς δείκτες και συνδυασμούς αυτών, και έτσι υλοποιήθηκαν διάφορες διαδικασίες βελτιστοποίησης για κάθε μηχανή. Εφαρμόζοντας τη μέθοδο Σχεδιασμού Πειραμάτων διενεργήθηκαν πολλαπλές αριθμητικές επιλύσεις της ροής στις δύο μηχανές για τις λειτουργίες άντλησης και παραγωγής, ώστε να προκύψουν τελικά σειρές βέλτιστων λύσεων (μέτωπα Pareto), επί των οποίων ο κατασκευαστής μπορεί να επιλέξει μια συγκεκριμένη μηχανή, αναλόγως των συνθηκών και απαιτήσεων κάθε συγκεκριμένης εφαρμογής (π.χ. πρόγραμμα λειτουργίας, είδος/μέγεθος ιχθυοπανίδας κλπ.).

Με σκοπό να πιστοποιηθεί η ολοκληρωμένη μεθοδολογία βέλτιστου προσαρμοσμένου σχεδιασμού των νέων μηχανών, έγινε εκπόνηση μελετών που αφορούν την υλοποίηση υπό κλίμακα μοντέλων τους και τη δοκιμή τους στο εργαστήριο. Ο σχεδιασμός πραγματοποιήθηκε σε περιβάλλον δισδιάστατο και τρισδιάστατο. Οι μηχανές μελετήθηκαν ως προς τα υλικά των εξαρτημάτων, την αντοχή/καταπόνησή τους, τη στεγανοποίηση των κατασκευών και τη συναρμογή τους. Ολοκληρώθηκαν όλα τα απαιτούμενα κατασκευαστικά μηχανολογικά σχέδια για την παραγωγική διαδικασία, και πραγματοποιήθηκε η επιλογή των υλικών και ο καθορισμός των τύπων χύτευσης, με βάση την επιλογή χύτευσης. Για τη διενέργεια των μηχανολογικών μελετών και την υιοθέτηση μεθοδολογίας σχεδιασμού, όπως ανοχές κατασκευαστικών σχεδίων και συναρμογών, ακολουθήθηκαν διεθνή τεχνικά πρότυπα. Τέλος, αναλύθηκαν όλα τα επί μέρους στάδια της παραγωγικής διαδικασίας, τα οποία υλοποιήθηκαν ολοκληρώνοντας την κατασκευή των μοντέλων των δύο νέων μηχανών από την Εταιρεία.

Στη συνέχεια, οι νέες μηχανές παραδόθηκαν για τη διεξαγωγή των εργαστηριακών αξιολογήσεών τους. Οι εργαστηριακές διατάξεις της Εταιρείας και του Εργαστηρίου Υδροδυναμικών Μηχανών ΕΜΠ προετοιμάσθηκαν με τις αναγκαίες τροποποιήσεις, προσθήκες και διαμορφώσεις στα υδραυλικά κυκλώματα, προκειμένου να συνδεθούν οι νέες μηχανές. Στο ΕΥΜ/ΕΜΠ διαμορφώθηκαν δύο διαφορετικά κυκλώματα δοκιμών, με δυνατότητα αντιστροφής της ροής, ένα για το μοντέλο αξονικής ροής, που απαιτεί σχετικά μεγάλες παροχές και μικρά ύψη, και ένα για το μοντέλο μικτής ροής, με μικρότερες παροχές και διάμετρο σωληνώσεων. Επίσης, προετοιμάσθηκε ο απαιτούμενος μετρητικός εξοπλισμός, με έλεγχο και βαθμονόμηση των οργάνων μέτρησης και εγκατάστασή τους στα κυκλώματα δοκιμών, καθώς και το λογισμικό λήψης και καταγραφής των μετρήσεων. Τα δύο νέα μοντέλα αναστρέψιμων μηχανών, εγκαταστάθηκαν τελικά με επιτυχία στα εργαστήρια, με τη βοήθεια του προσωπικού του ΕΥΜ και της Εταιρείας.

Ένας σημαντικός στόχος που επίσης επιτεύχθηκε ήταν η δημιουργία ενός καινοτόμου συστήματος υλικού-λογισμικού για την αξιόπιστη ανίχνευση/διάγνωση της εμφάνισης σπηλαίωσης σε υδροδυναμικές μηχανές, με εύκολη προσαρμογή και φορητότητα. Εφαρμόσθηκε η μέθοδος Φασματικής Κύρτωσης, με στόχο την κατασκευή ειδικών φίλτρων, τα οποία μπορούν να απομονώσουν τα χαρακτηριστικά του φαινομένου από το συνολικό μετρούμενο σήμα που λαμβάνεται από ειδικούς αισθητήρες (επιταχυνσιόμετρα), οι οποίοι τοποθετούνται σε κατάλληλα σημεία στο κέλυφος των μηχανών. Η νέα αυτή μεθοδολογία, που αποτελεί διεθνή καινοτομία, αναπτύχθηκε σε εργαστηριακές αντλίες και δοκιμάστηκε με επιτυχία στο μοντέλο της μηχανής μικτής ροής στο πλαίσιο του Έργου.

Παράλληλα, με τη χρήση σύγχρονης τεχνολογίας που βασίζεται στα IoT (Internet of Things), έγινε από την Εταιρεία η ανάπτυξη και εφαρμογή ενός συστήματος τηλεμετρίας για την παρακολούθηση της λειτουργίας μοντέλων μηχανών, αλλά και δυνητικά μεγάλων εγκατεστημένων αντλιών και αναστρέψιμων αντλιών-υδροστροβίλων. Το σύστημα περιλαμβάνει προσαρμοσμένους αισθητήρες, σε συνδυασμό με τον μικροεπεξεργαστή Raspberry Pi και τη διαδικτυακή πύλη μεταφοράς δεδομένων PI tunnel, και είναι ευέλικτο και επεκτάσιμο, ακόμη και για απομακρυσμένο έλεγχο των μηχανών. Το σύστημα διασυνδέθηκε στο διαδίκτυο και επιβεβαιώθηκε η δυνατότητα απομακρυσμένης παρακολούθησης της λειτουργίας των εργαστηριακών μοντέλων.

Ένας ακόμη σημαντικός στόχος του Έργου ήταν η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την εκτίμηση και ποσοτικοποίηση μέσω κατάλληλων δεικτών του βαθμού ‘φιλικότητας’ μιας υδροδυναμικής μηχανής (αντλίας, υδροστροβίλου ή αναστρέψιμης), ως προς την εκάστοτε διερχόμενη ιχθυοπανίδα, εφαρμόσιμη σε κάθε υδροδυναμική μηχανή αντίδρασης. Η νέα, καινοτόμος μέθοδος που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του Έργου μπορεί να προσομοιώσει με ικανοποιητική ακρίβεια και χαμηλό υπολογιστικό κόστος την πλήρη κίνηση 6 βαθμών ελευθερίας αντικειμένων εντός σύνθετων ροϊκών πεδίων. Εφαρμόστηκε με επιτυχία για την παρακολούθηση και στατιστική ανάλυση των τροχιών διέλευσης ψαριών μέσω αναστρέψιμων αντλιών-υδροστροβίλων, όπως αυτές που αναπτύχθηκαν στο παρόν Έργο, επιβεβαιώνοντας τον βελτιωμένο περιβαλλοντικό σχεδιασμό τους. Πέραν της κινηματικής, είναι δυνατή η καταγραφή στοιχείων για την εξαγωγή δεικτών τραυματισμού των ψαριών, όπως η πίεση, οι διατμητικές τάσεις και οι προσκρούσεις σε στερεές επιφάνειες, επιτρέποντας τον ορισμό ενός προτεινόμενου γενικού δείκτη ‘φιλικότητας’ των υδροδυναμικών μηχανών.

Προκειμένου να πιστοποιηθεί η ολοκληρωμένη μεθοδολογία βέλτιστου προσαρμοζόμενου σχεδιασμού μιας αντλίας/υδροστροβίλου, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα μοντέλα των δύο νέων μηχανών εγκαταστάθηκαν στις εργαστηριακές διατάξεις του ΕΥΜ/ΕΜΠ και της Εταιρείας, και προσδιορίστηκαν οι προδιαγραφές και οι διαδικασίες δοκιμών τους. Στη συνέχεια, οι μηχανές λειτουργήσαν ως αντλίες και ως υδροστρόβιλοι και ελήφθησαν σειρές μετρήσεων, προκειμένου να χαραχθούν οι αντίστοιχες χαρακτηριστικές καμπύλες σε ένα εύρος λειτουργίας τους. Διαπιστώθηκε ότι η λειτουργική συμπεριφορά των μοντέλων και στους δύο τρόπους λειτουργίας είναι ομαλή, χωρίς δυναμικά φαινόμενα, με ικανοποιητική απόδοση και σε συμφωνία με τις θεωρητικές και σχεδιαστικές προδιαγραφές τους.

Επίσης, αναλύθηκαν οι πηγές σφαλμάτων κατά τη διεξαγωγή των εργαστηριακών μετρήσεων και υπολογίσθηκε η αβεβαιότητα των μετρούμενων μεγεθών και του υδραυλικού βαθμού απόδοσης, η οποία βρέθηκε ότι είναι αρκούντως χαμηλή. Τέλος, ελέγχθηκε η επαναληψιμότητα των μετρήσεων και επιβεβαιώθηκε ότι βρίσκεται εντός των ορίων αβεβαιότητας των δοκιμών.

Ως τελική αξιολόγηση των δύο νέων μηχανών, οι χαρακτηριστικές καμπύλες των εργαστηριακών μοντέλων συγκρίθηκαν με τις αντίστοιχες καμπύλες που προέκυψαν από την αριθμητική προσομοίωση. τόσο για λειτουργία υδροστροβίλου, όσο και για λειτουργία αντλίας. Η συμφωνία ήταν σε όλες τις περιπτώσεις πολύ ικανοποιητική, πιστοποιώντας τον επιτυχημένο σχεδιασμό τους, με βάση τους αρχικούς στόχους για υψηλή ενεργειακή απόδοση και βελτιωμένη φιλικότητα ως προς τη διερχόμενη ιχθυοπανίδα. Τέλος, αναλύοντας τα εργαστηριακά και αριθμητικά αποτελέσματα, και λαμβάνοντας υπόψη τις παρατηρήσεις και τα συμπεράσματα από όλα τα στάδια της μεθοδολογίας σχεδιασμού και κατασκευής των δύο μοντέλων, διατυπώθηκαν συγκεκριμένες προτάσεις για περαιτέρω βελτιώσεις και τροποποιήσεις.

Σημειώνεται ότι η πλήρης υλοποίηση του φυσικού αντικειμένου του Έργου ‘ΥΔΡΟΒΙΟ’ συνοδεύτηκε και από την αποτελεσματική αξιοποίηση της χρηματοδότησής του, καθώς και την επίτευξη όλων των Δεικτών εκροής και αποτίμησής του.

Τα οφέλη που προέκυψαν από την υλοποίηση του Έργου για τους δύο συμμετέχοντες φορείς ήταν πολλαπλά και σημαντικά. Η συνέργεια σε όλη τη διάρκεια του Έργου ήταν άψογη και επιτυχής, αξιοποιώντας αποτελεσματικά τις τεχνικές και ερευνητικές δυνατότητες του ΕΥΜ/ΕΜΠ και της Εταιρείας, Δ-Π και εδραιώνοντας τη συνεργασία μας για περαιτέρω έρευνα και δημιουργία καινοτόμων προϊόντων, ανταγωνιστικών στην παγκόσμια αγορά.

Δημοσιεύσεις:

Τα ερευνητικά και τεχνολογικά αποτελέσματα του Έργου δημοσιεύθηκαν στα παρακάτω διεθνή Επιστημονικά Περιοδικά και Συνέδρια, προβάλλοντάς το στη διεθνή επιστημονική κοινότητα.

1. I Kassanos, V Sanoudos-Dramaliotis, J 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.

2. G Mousmoulis1, C Yiakopoulos, I Kassanos, I Antoniadis, J Anagnostopoulos, Vibration and acoustic emission monitoring of a centrifugal pump under cavitating operating conditions, IAHR International Workshop on Cavitation and Dynamic Problems in Hydraulic Machinery and Systems 9–11 October 2019, Stuttgart, German, .ΙOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 405, 012003, 2019.. DOI 10.1088/1755-1315/405/1/012003

3. I Kassanos, V Alexopoulos, J. 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.

4. G. Mousmoulis, C. Yiakopoulos, G. Aggidis, I. Antoniadis, I. Anagnostopoulos, Application of Spectral Kurtosis on vibration signals for the detection of cavitation in centrifugal pumps, Applied Acoustics, 182, 108289, 2021.

5. I Kassanos, V Alexopoulos, J Anagnostopoulos, Numerical design methodology for reversible Deriaz turbine with high energy performance and reduced fish impacts, 31st IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems, 6 June - 1 July 2022, Trondheim, Norway, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 1079, 012076, 2022. doi:10.1088/1755-1315/1079/1/012076

6. Ph Koukouvinis and J Anagnostopoulos, Simulating Fish Motion through a Diagonal Reversible Turbine, Energies, 16, 810, 2023. .https://doi.org/10.3390/en16020810.

7. Ph Koukouvinis and J Anagnostopoulos, State of the Art in Designing Fish-Friendly Turbines: Concepts and Performance Indicators, Energies, 16, 2661, 2023. https://doi.org/10.3390/en16062661

8. Ph Koukouvinis and J Anagnostopoulos, A fast 6-DoF tracking method for submerged bodies: application to fish passage through a turbine, ICNAAM 2022 – 20th Intl Conf. on Numerical Analysis and Applied Mathematics 19-25 September 2022, Heraklion, Crete, Greece. IOP (to be published).

9. I Kassanos, V Alexopoulos J Anagnostopoulos, Design verification of a reversible Deriaz turbine with increased efficiency and improved fish friendly characteristics, Applied Energy Journal (submitted).

Επίσης, διοργανώθηκε μια ανοικτή Τεχνική Ημερίδα, με ζωντανή αναμετάδοση στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης, η οποία είναι διαθέσιμη στο διαδίκτυο: https://www.youtube.com/watch?v=8eOb4WLs-ww&ab_channel=DRAKOSPOLEMIS

Τέλος, η Εταιρεία, σε συνεργασία με το ΕΥΜ/ΕΜΠ, δημιούργησε έναν εξειδικευμένο ιστότοπο αποκλειστικά για το Έργο, στη διεύθυνση: www.hydrovio.gr, παρέχοντας έναν διαδραστικό χώρο, όπου οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να βρουν περισσότερες πληροφορίες και αποτελέσματα του Έργου.