Εργαστήρια

Μπορείτε να παρακολουθήσετε τα παρακάτω βίντεο από πειράματα τα οποία διεξήχθησαν από την επιστημονική ομάδα του Αναπλ. Καθηγητή Δημήτρη Μαθιουλάκη.

Ενότητα: 1  Πεδίο ροής κυλίνδρου και αεροτομής

Πεδίο ροής κατάντι κυλίνδρου. Κύριο χαρακτηριστικό ο σχηματισμός δινών στον ομόρρου του σώματος και η μη-μονιμότητα του πεδίου ροής:

Πεδίο ροής ανάντι κυλίνδρου. Διακρίνεται το σημείο ανακοπής. Το πεδίο ροής είναι μόνιμο και η αποκόλληση της ροής συμβαίνει περί τις 90 μοίρες από το σημείο ανακοπής:

Αεροτομή διπλού κυκλικού τόξου σε σχετικά μικρή γωνία πρόσπτωσης. Η ροή αποκολλάται στην πλευρά χαμηλών πιέσεων σε κάποια απόσταση από το μέτωπο προσβολής:

Αεροτομή διπλού κυκλικού τόξου σε μεγάλη γωνία πρόσπτωσης. Το σημείο αποκόλλησης βρίσκεται πλησιέστερα προς το μέτωπο προσβολής σε σχέση με την προηγούμενη περίπτωση του αρχείου f3.avi, λόγω της αυξημένης γωνίας πρόσπτωσης:

Για τα ανωτέρω περισσότερες πληροφορίες:

α) Διπλωματική εργασία. Κωστής Α. «Ανάπτυξη και εφαρμογή μετρητικής τεχνικής PIV», 1995. Επιβλέπων Δ. Σ. Μαθιουλάκης

β) Διπλωματική εργασία. Λυμπερόπουλος Π. «Πειραματική μελέτη ανάμειξης ρευμάτων», 1995. Επιβλέπων Δ. Σ. Μαθιουλάκης

γ) “Study of vortical structures by means of particle image velocimetry”, A.Kostis and D.S.Mathioulakis, 2nd GR-I International Conference on New Laser Technologies and Applications, Proceedings of SBIE, pp.286-290, 1-4 June, 1997, Οlympia, Greece.

Ενότητα: 2 Πεδίο ροής σε διακλάδωση αγωγών σχήματος Τ

Διακρίνονται οι περιοχές ανακυκλοφορίας και ο τρισδιάστατος χαρακτήρας της ροής. Η εφαρμογή αυτή σχετίζεται άμεσα με την ροή του αίματος σε διακλαδώσεις αγγείων όπου παρατηρείται συνήθως το δυσάρεστο φαινόμενο της στένωσης των αγγείων:

Δευτερεύουσα ροή σένα από του αγωγούς της διακλάδωσης. Φαίνονται οι χαρακτηριστικές δίνες Dean:

Για τα ανωτέρω περισσότερες πληροφορίες:

α) Διπλωματική εργασία: Σχοινάς Δ. «Πειραματική μελέτη μόνιμης και παλλόμενης ροής σε τετραγωνικό αγωγό διακλάδωσης 90 μοιρών», 1996. Επιβλέπων Δ. Σ. Μαθιουλάκης

β) “An experimental and numerical study of a 900 bifurcation”, D. S. Mathioulakis, Th. Pappou and S. Tsangaris, Journal of Fluid Dynamics Research, 19, pp.1-26, 1997.

γ)“Pulsating flow in a 90 degree bifurcation”, D. Schinas and D. S. Mathioulakis, Journal of Fluids Engineering, Vol. 122, pp.1-7, 2000.

δ)“Axial and secondary flow study in a 90 deg bifurcation under pulsating conditions using PIV”, N .M. Nikolaidis and D. S. Mathioulakis, Journal of Fluids Engineering, vol. 124, pp. 505-511, 2002.

ε) “Study of Unsteady flow in a 90 degree bifurcation using P.I.V.” N.M.Nikolaidis and D.S.Mathioulakis, 12th Conference of the European Society of Biomechanics, 27-30 Aug. 2000, Dublin, Ιreland, pg. 438.

στ) “Unsteady flow field in a square tube T-junction”, J. Anagnostopoulos and D. S. Mathioulakis, Journal of Physics of Fluids, 16 (11), 3900-3910, Nov. 2004.

Ενότητα: 3 Πεδίο ροής παλλόμενης αεροτομής

Πεδίο ροής κατάντι αεροτομής, της οποίας η γωνία πρόσπτωσης μεταβάλλεται περιοδικώς μεταξύ θετικών και αρνητικών τιμών. Κύριο χαρακτηριστικό του πεδίου είναι ο σχηματισμός δινών αντίθετης φοράς κυκλοφορίας σε σχέση με την περίπτωση του ομόρρου του κυλίνδρου. Το πεδίο αυτό απαντάται σε πλήθος εφαρμογών όπως π.χ. σε πτερύγια ανεμογεννητριών, ελικοπτέρων, πουλιών κτλ:

Ο ομόρρους της παλλόμενης αεροτομής σε μεγαλύτερη απόσταση από την αεροτομή σε σχέση με το αρχείο inter2.avi. Διακρίνονται οι δίνες αντίθετης φοράς κυκλοφορίας κινούμενες κατάντι:

Για τα ανωτέρω περισσότερες πληροφορίες:

α) Διπλωματική εργασία: Παγώνας Κ. «Χρήση της τεχνικής PIV στη μελέτη παλλόμενης αεροτομής», 1998. Επιβλέπων Δ. Σ. Μαθιουλάκης

β) Διπλωματική εργασία: Νούσης Ι. «Πειραματική μελέτη αλληλεπίδρασης δινών με στερεές επιφάνειες», 1999. Επιβλέπων Δ. Σ. Μαθιουλάκης

γ) “Επίδραση του ομόρρου παλλόμενης πλάκας σε ακίνητη πλάκα”, Ι.Νούσης και Δ.Σ.Μαθιουλάκης. Έκτο Εθνικό Συνέδριο για τις Ηπιες Μορφές Ενέργειας, Βόλος 3-5 Νοε 1999.

Ενότητα 4 Πεδίο ροής σταγόνων σιλικονούχου ελαίου κινούμενων σε καστορέλαιο

Ροή σταγόνων μέσω συγκλίνοντος-αποκλίνοντος ακροφυσίου υπό συνθήκες μη μόνιμης-παλλόμενης ροής. Κύριο χαρακτηριστικό η παραμόρφωση των σταγόνων υπό τη δράση ορθών και διατμητικών τάσεων. Εφαρμογές: προσομοίωση παραμόρφωσης ερυθρών κυττάρων, διφασική ροή σε κοιτάσματα πετρελαίου, ανάμειξη διαφορετικών υγρών:

Οι σταγόνες κινούμενες σε ευθύγραμμο αγωγό παραμορφώνονται έτσι ώστε ο μεγάλος τους άξονας να σχηματίζει γωνία ως προς τον άξονα του αγωγού:

Για τα ανωτέρω περισσότερες πληροφορίες:

α) Διπλωματική εργασία: Αγγελάκη Α. «Πειραματική μελέτη παραμόρφωσης σταγόνας και του πεδίου ροής εντός και εκτός αυτής», 2002. Επιβλέπων Δ. Σ. Μαθιουλάκης.

β) Διπλωματική εργασία: Τσαρουχάς, Γ. «Μελέτη παραμόρφωσης σταγόνων σε διακλάδωση αγωγών μέσω PIV, 2004. Επιβλέπων Δ. Σ. Μαθιουλάκης.

γ) “Μελέτη του πεδίου ροής σταγόνας με χρήση της τεχνικής PIV”, Α. Αγγελάκη και Δ.Σ. Μαθιουλάκης, ΡΟΗ 2002, Ερευνητικές δραστηριότητες ροής ρευστών στην Ελλάδα, 2-3 Οκτωβρίου, 2002, σ. 307-313, Πάτρα.

δ)“Droplet deformation in an unsteady flow field: An experimental study”, D.S. Mathioulakis, 1st International Conference on Experiments/Process/System Modelling/Simulation/Optimization - 1st IC-EpsMsO which will be held in Athens, 6 - 9 July, 2005.

Ενότητα 5: Πεδίο ροής σε απότομη διεύρυνση αγωγού.

Κλινικές εφαρμογές: ανευρύσματα αγγείων και stent. Η ροή αποκολλάται λόγω της απότομης αύξησης της διατομής του αγωγού αλλά στη συνέχεια επανακολλάται εφόσον η παροχή του ρευστού είναι μικρή. Αυξανόμενης της παροχής η ροή δεν επανακολλάται, όπως δείχνεται στο δεύτερο μέρος του αρχείου:

Ροή σε αξονοσυμμετρική διεύρυνση για δυο διαφορετικές παροχές. Στην μικρότερη παροχή, οι ταχύτητες του ρευστού μέσα στην διεύρυνση είναι μικρές, ενώ αυξάνουν σημαντικά στην μεγαλύτερη παροχή:

Για τα ανωτέρω περισσότερες πληροφορίες:

α) Χριστοφίδης, Χ. «Μελέτη της ροής σε ενδοαγγειακούς αυλούς (stent), 2002 (Χρήση PIV). Διπλωματική εργασία μεταπτυχιακού προγράμματος Βιοϊατρικής Τεχνολογίας. Επιβλέπων Δ. Σ. Μαθιουλάκης

β) “Flow study in a flexible circular tube with internal cavities”, Ch. Christofidis & D.S. Mathioulakis,1st International Conference on Experiments/Process/System Modelling/Simulation/Optimization - 1st IC-EpsMsO, Athens, 6 - 9 July, 2005.

γ) «Μελέτη της ροής σε μοντέλα ενδοαγγειακών ναρθήκων (STENT)», Χ. Χριστοφίδης, Θ. Παπαϊωάννου, Δ. Μαθιουλάκης, 20 Πανελλήνιο Συνέδριο του ΤΕΕ, Αθήνα, 16-18 Μαϊου, 2007.

δ) “Temperature and velocity measurements within blood vessel models of pathophysiological characteristics”, Ch. Stamatopoulos and D.S.Mathioulakis, 7th International Symposium on Particle Image Velocimetry, Rome, Italy, 11-14 Sep., 2007.

ε) “A novel design of a non-cylindric stent with beneficial effects on flow characteristics: an experimental and numerical flow study in an axisymmetric arterial model with sequential mild stenoses”, TG. Papaioannou, Ch. Christofidis, D. Mathioulakis and Cl. Stefanadis, Journal of Artificial Organs, 31(8):627-638, 2007.

Ενότητα: 6 Οπτικοποίηση της ροής αέρα γύρω από άτρακτο τετραγωνικής διατομής σε μεγάλες γωνίες pitch και roll χρησιμοποιώντας καπνό, λάδι και TiO2 και Laser Ar-Ion για φωτεινή πηγή.Εφαρμογή του συγκεκριμένου τύπου ατράκτου σε μη επανδρωμένα αεροσκάφη.

Χρήση καπνού. Κύριο χαρακτηριστικό του πεδίου ροής είναι ο σχηματισμός δυο αξονικών δινών η απόσταση των οποίων ως προς το σώμα μεταβάλλεται με τον προσανατολισμό του, επιδρώντας στην πλευρική δύναμη (side force):

Χρήση λαδιού και TiO2 για την οπτικοποίηση του πεδίου κοντά στην επιφάνεια του σώματος. Οι περιοχές εμφάνισης των δινών και οι περιοχές ανακυκλοφορίας διακρίνονται από την συσσώρευση του μίγματος λαδιού και TiO2:

Copyright: NTUA
Created by: Γρηγόρης Τσαγγάρης