Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Υδραυλικής και Υδραυλικών Έργων

Hydraulics Lab1

Στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Υδραυλικής και Υδραυλικών Έργων (ΕΕΥ & ΥΕ) του Τμήματος Εκπαιδευτικών Πολιτικών Μηχανικών της ΑΣΠΑΙΤΕ αναπτύσσεται εντονότατη εκπαιδευτική, επιστημονική, ερευνητική δραστηριότητα σε ένα ευρύτατο φάσμα θεωρητικών, εργαστηριακών, ερευνητικών και διδακτικών θεματικών αντικειμένων της Υδραυλικής Μηχανικής και του Περιβάλλοντος, με δύο κύριους άξονες:

  • τις Τεχνολογίες Εφαρμοσμένης Υδραυλικής Μηχανικής
  • τις Τεχνολογίες Ήπιων Μορφών Ενέργειας και Περιβάλλοντος,

δίνοντας έμφαση στην εφαρμοσμένη υδρομηχανική των τεχνολογιών υδροδυναμικών και υδραυλικών έργων υποδομής και περιβάλλοντος, στην γενική & εφαρμοσμένη υδραυλική και στη μηχανική ρευστών, στην αστική υδραυλική και στα έργα εγγείων βελτιώσεων, στην θαλάσσια υδραυλική και τα λιμενικά έργα, στην διαχείριση υδατικών πόρων και ενεργειακών διαθεσίμων, στα υδροδυναμικά έργα, τις υδροδυναμικές μηχανές και τους μικρούς υδροηλεκτρικούς σταθμούς, στην υδρολογία και τα αντιπλημμυρικά έργα, στις τεχνολογίες περιβάλλοντος, την επεξεργασία λυμάτων και τις μελέτες περιβαλλοντικών επιπτώσεων, στα έργα υποδομής ήπιων μορφών ενέργειας και περιβάλλοντος, στα προβλήματα της κλιματικής αλλαγής και της ενέργειας, στις δυνατότητες αειφόρου & πράσινης ανάπτυξης, στις προσομοιώσεις υπολογιστικής υδραυλικής και ρευστομηχανικής, στις τεχνικές γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών, στον σχεδιασμό και στην ανάπτυξη νέων υδροενεργειακών και υβριδικών συστημάτων.

Ειδικότερα στον άξονα των Τεχνολογιών Εφαρμοσμένης Υδραυλικής Μηχανικής, σε άμεση συνέργεια με τον άξονα των Τεχνολογιών Ήπιων Μορφών Ενέργειας και Περιβάλλοντος, πραγματοποιούνται μια πλειάδα εργαστηριακών ασκήσεων και εφαρμοσμένων υδροτεχνικών θεμάτων, ασκήσεων πράξης, πειραματικών δοκιμών και μετρήσεων, ρευστοδυναμικών προσομοιώσεων και υπολογισμών αιχμής C.F.D., εφαρμοσμένων ερευνών και μελετών για το πλούσιο σε υδατικούς πόρους Ελληνικό Γεω-ανάγλυφο και το αναξιοποίητο συμβατικό και μη συμβατικό υδροδυναμικό του, αλλά και μια πληθώρα πτυχιακών εργασιών, σχετικά με μια αλληλουχία θεματικών και ερευνητικών αντικειμένων, που καλύπτουν τις επιστήμες και τις τεχνολογικές εφαρμογές της Γενικής & Εφαρμοσμένης Υδραυλικής, της Αστικής Υδραυλικής, της Παράκτιας Μηχανικής, της Θαλάσσιας Υδραυλικής και των Λιμενικών Έργων, των Υδραυλικών Στροβιλομηχανών, των Φραγμάτων, των Υδροδυναμικών και Υδροηλεκτρικών Έργων, των Έργων Εγγείων Βελτιώσεων, της Μηχανικής των Ποταμών, της Δυναμικής των Μαιάνδρων, της Διαχείρισης Υδατικών Πόρων, της Υδρολογίας και των Αντιπλημμυρικών Έργων και των Τεχνολογιών Νερού, με στόχο την διάχυση της γνώσης και της καινοτομίας, υπηρετώντας τις αρχές της βιώσιμης ανάπτυξης και των αναπτυξιακών αναγκών της χώρας, της Εφαρμοσμένης Υπολογιστικής Υδρο-Ρευστομηχανικής, των Ρευστοδυναμικών Δυναμικών Φαινομένων και Ασταθειών, της Κυματικής και Παλιρροιακής Μηχανικής, της Σολιτονιακής και Χαοτικής Μηχανικής, των Τεχνικών του Ζώντος Ύδατος, της Εμβιο-Υδραυλικής, της Νανο-Υδραυλικής και των σύγχρονων τεχνολογικών εφαρμογών της, της Υδροπολιτικής και Γεωπολιτικής του Νερού και των Φυσικών Πόρων, αλλά και των Υδραυλικών Έργων και Τεχνουργημάτων του Παρελθόντος και των Αρχαίων Πολιτισμών και την σύγχρονη ανάδειξη και εξέλιξή τους (π.χ. μελέτη, ανάδειξη και προβολή του Αδριάνειου Υδραγωγείου που διασχίζει το κτήμα της ΑΣΠΑΙΤΕ, εξέλιξη της Αρχιμήδειας Τεχνολογίας σειράς καινοτόμων Κοχλιωτών Αντλιών και Υδροστροβίλων οριζοντίου, κατακόρυφου και κεκλιμένου άξονα και ανάπτυξη Αρχιμήδειων Μικρών Υδροηλεκτρικών Πάρκων). Στη σημερινή εποχή της γενικευμένης γεωπολιτικής ρευστότητας, της πολυεπίπεδης κρίσης και των αναπτυξιακών αδιεξόδων, το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Υδραυλικής και Υδραυλικών Έργων υλοποιεί στον άξονα των Τεχνολογιών Εφαρμοσμένης Υδραυλικής Μηχανικής μια πληθώρα καινοτομικών εφαρμοσμένων τεχνολογικών ερευνών και διδασκαλιών, αυτοδύναμων μελετών και εργαστηριακών προσομοιώσεων, σχετικά με την αειφορικό σχεδιασμό των έργων υποδομής, τον σχεδιασμό και στην ανάπτυξη νέων υδροενεργειακών συστημάτων, τις τεχνικές γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών, την παραγωγή ενδογενούς νέας σύγχρονης τεχνολογικής γνώσης, και την πραγματική βιώσιμη ανάπτυξη των περιφερειών της χώρας, με αυστηρή προσήλωση στις επιτακτικές ανάγκες διαμόρφωσης ενός καινοτόμου σύγχρονου πολυεπίπεδου πορτρέτου της παιδείας και εκπαίδευσης των Ελλήνων Μηχανικών και Εκπαιδευτικών Τεχνολόγων του 21ου αιώνα, οι οποίοι, εμπεδώνοντας την σύγχρονη διεπιστημονική πολυπλοκότητα, καλούνται ήδη να ανταποκριθούν ικανοποιητικά στις προκλήσεις των καιρών και στο ευρύτατο φάσμα των έργων και των τεχνολογικών εξελίξεων, αντιμετωπίζοντας τις αυξημένες απαιτήσεις για μια ελπιδοφόρα ποιότητα ζωής, που είναι άμεσα συνυφασμένη με την διαμόρφωση προϋποθέσεων ανάπτυξης, συμβατής με την προστασία του περιβάλλοντος και την αειφορική διαχείριση του κεφαλαίου των φυσικών πόρων της χώρας.

Τα θεματικά αντικείμενα δράσης του 2ου άξονα των Τεχνολογιών Ήπιων Μορφών Ενέργειας και Περιβάλλοντος του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Υδραυλικής και Υδραυλικών Έργων συναρτώνται άμεσα ή έμμεσα με τις σημερινές συνθήκες πλανητικής κλιματικής αλλαγής, έντονης οικονομικής κρίσης και επιτακτικής αναζήτησης αναπτυξιακών προοπτικών, και βασίζονται τόσο στην διεπιστημονικότητα και ολιστική προσέγγιση, όσο και στις θεμελιακές αρχές ότι αφενός, τo νερό, ο ήλιος, ο άνεμος, τα κύματα, αλλά και οι ηφαίστειες δυνάμεις στα σπλάχνα της Ελληνικής Γης, ήταν, είναι και θα είναι φορείς και συγχρόνως ανύσματα μεταφοράς ανανεώσιμης ενέργειας, που θα πρέπει αντιμετωπίζονται πάντοτε με τον απαραίτητο διαχρονικό σεβασμό, καθώς και στο αξίωμα του αναλλοίωτου χωροχρονικού περιβαλλοντικού συνεχούς και της δια-γενεαλογικής αλληλεγγύης. Στον άξονα αυτόν, πάντοτε σε άμεση συνέργεια με τον πρώτο άξονα, υλοποιούνται μια πληθώρα εργαστηριακών ασκήσεων, ασκήσεων πράξης, πειραματικών δοκιμών και μετρήσεων, προσομοιώσεων και υπολογισμών αιχμής C.F.D., εφαρμοσμένων ερευνών και μελετών, αλλά και μια πληθώρα πτυχιακών εργασιών, με στόχο την εξοικείωση των φοιτητών με τα αντικείμενα και τα πεδία ενασχόλησης του πλούσιου περιβαλλοντικού αποθέματος των φυσικών προσόντων και του πολυποίκιλου σημαντικού δυναμικού ήπιων μορφών ενέργειας και των φυσικών διαθεσίμων της Χώρας, και των πλέον δόκιμων τρόπων και τεχνολογιών και έργων φιλοπεριβαλλοντικής παραγωγικής αξιοποίησης της αιολικής και ηλιακής ενέργειας, της γεωθερμίας, των μικροϋδροηλεκτρικών υδατοπτώσεων, της κυματικής και παλιρροϊκής ενέργειας, της βιομάζας, των ενεργειακών καλλιεργειών, που θα μπορούσαν με την κατάλληλη διαστασιολόγηση των έργων φωτοβολταϊκού και βιοκλιματικού χαρακτήρα, των αιολικών πάρκων, των μικρών υδροηλεκτρικών συστημάτων, των συστημάτων τηλεθέρμανσης με βιομάζα και γεωθερμία, των διατάξεων εκμετάλλευσης των κυμάτων και των θαλασσίων ρευμάτων, την ανάπτυξη υβριδικών συστημάτων, τον σχεδιασμό και εξέλιξη σειράς καινοτόμων Αρχιμήδειων κοχλιωτών ενεργειακών υδροστροβίλων κεκλιμένου και οριζοντίου άξονα ανάκτησης της δυναμικής και κινητικής ενέργειας ποταμών, ανοικτών αγωγών, παλιρροϊκών ρεμάτων (π.χ. των Στενών του Ευρίπου), και με την εκπόνηση μελετών περιβαλλοντικών επιπτώσεων, να συμβάλουν ενεργά στην διαμόρφωση ενδογενών συνθηκών πράσινης και αειφόρου ανάπτυξης, οικονομίας και επιχειρηματικότητας, δίνοντας απαντήσεις τόσο στα προβλήματα της κλιματικής αλλαγής των αδιεξόδων της οικονομικής κρίσης όσο και στο στοίχημα της ενεργειακής ανάπτυξης της χώρας, η οποία μπορεί να αποκτήσει, χάρις «στα παιδιά του ήλιου» και στα «ενεργειακά φυσικά διαθέσιμά» της, μια «νέα βαριά βιομηχανία».

Ο άξονας αυτός, μέσα από μια ολιστική ανατομία του προβληματισμού ανάπτυξης και προστασίας του περιβάλλοντος και μέσα από τα γνωστικά αντικείμενα του Περιβάλλοντος και της Ανάπτυξης, των Υδατικών Πόρων και της Ανάπτυξης, της Τεχνολογίας Περιβάλλοντος, της Περιβαλλοντικής Υδραυλικής και Ρευστομηχανικής, της Επεξεργασίας Λυμάτων, των Έργων Υποδομής Ήπιων Μορφών Ενέργειας και Περιβάλλοντος, της Υπολογιστικής Υδραυλικής και Ρευστομηχανικής Περιβάλλοντος, των παραδοσιακών αλλά και σύγχρονων υδροτροχών, υδρομύλων και ανεμομύλων, του Περιβάλλοντος – της Ενέργειας & της Κλιματικής Αλλαγής, των Μελετών Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων των Έργων Υποδομής, φιλοδοξεί να συμβάλει θετικά στη σκιαγράφηση του πορτρέτου της παιδείας και της εκπαίδευσης των Μηχανικών και των Εκπαιδευτικών Τεχνολόγων του 21ου αιώνα, που καλείται να ενσωματώσει στο εξής τις αρχές της κλιματικής αλλαγής, της πράσινης και αειφορικής ανάπτυξης, της φέρουσας ικανότητας του περιβάλλοντος και της περιβαλλοντικής προστασίας και της βέλτιστης αξιοποίησης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε όλα τα επίπεδα των έργων υποδομής της Χώρας.

Το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Υδραυλικής και Υδραυλικών Έργων (Ε.Ε.Υ. & Υ.Ε.), στηρίζει το σύνολο των μαθημάτων, δράσεων και θεματικών αντικειμένων του νεοσύστατου Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών (Π.Μ.Σ.), του Τμήματος Εκπαιδευτικών Πολιτικών Μηχανικών με τίτλο, “Τεχνολογίες Διαχείρισης Υδάτων, Ήπιων Μορφών Ενέργειας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής”.

Στις φωτογραφίες του επομένου σχήματος δίδεται, τόσο μια ενδεικτική εργαστηριακή προσομοίωση, στο Εργαστηρίου του Τμήματος Εκπαιδευτικών Πολιτικών Μηχανικών, του σύνθετου φαινομένου υδροστροβιλισμού, μαζί με ένα μελετούμενο σύστημα υδροστροβίλου Francis για ένα Μικρό Υδροηλεκτρικό Έργο.

Hydraulics Lab2Εργαστηριακή προσομοίωση υδροστροβιλισμού (αριστερά) στο Ε.Ε.Υ.& Υ.Ε., ένας υδροστρόβιλος Francis (κέντρο) του Μικρού Υδροηλεκτρικού Έργου (δεξιά)

Το Μεγάλο Ανοικτό Υδραυλικό Κανάλι, η συστοιχία των συνδεδεμένων αντλιών και το σύστημα Υδροστροβίλου Pelton και φυγοκοκεντρικής αντλίας, μαζί με το σύστημα οπτικοποίησης ροών και το σύστημα προσομοίωσης βροχής-απορροής αποτελούν τις βασικότερες πειραματικές εγκαταστάσεις του Εργαστηρίου, απολύτως απαραίτητες για την διεξαγωγή σειράς πειραματικών ασκήσεων, για την εκπόνηση πτυχιακών και διπλωματικών εργασιών αλλά και πρωτοποριακών ερευνών.

Hydraulics Lab3Aριστερά, το Μεγάλο Ανοικτό Υδραυλικό Κανάλι (S3 TILTING FLUME) και δεξιά συστοιχία δυο αντλιών σε συνδεσμολογία σε σειρά και παράλληλα στο Ε.Ε.Υ.& Υ.Ε.

Hydraulics Lab4Αριστερά σύστημα υδροστροβίλου Pelton - αντλίας και δεξιά το σύστημα οπτικοποίησης ροών με φυσαλίδες/ηλεκτρόλυση ύδατος-hydrokinetics system στο Ε.Ε.Υ.& Υ.Ε.

 Το σύστημα βροχής-απορροής (basic hydrology system) είναι ένα βασικό υδραυλικό σύστημα, το οποίο συμβάλλει στην μελέτη και κατανόηση φαινομένων απορροής, άρδευσης, στράγγισης κτλ.

Hydraulics Lab5
Η πειραματική διάταξη του συστήματος βροχής-απορροής του Ε.Ε.Υ.& Υ.Ε.

Δείγματα νέων εργαστηριακών υδρορευστομηχανικών προσομοιωτών που αναπτύχθηκαν στο Εργαστήριο παρουσιάζονται στα επόμενα σχήματα (π.χ. τεχνική της υδραυλικής αναλογίας και άμεση προσομοίωση του φαινομένου Coanda-Magnus-Mallavard-Cousteaux) με 2 περιστρεφόμενους κυλίνδρους για την πρόωση μικρού σκάφους.

Hydraulics Lab6Εφαρμογή της τεχνικής της υδραυλικής αναλογίας στο εργαστήριο και συσχέτιση με απεικονίσεις ροής με τεχνικές τύπου Schlieren (σειρά άνω φωτογραφιών)
και προσομοίωση του φαινομένου Coanda-Magnus-Mallavard-Cousteaux (κάτω φωτογραφία)

Στις φωτογραφίες του επομένου σχήματος δίνονται μερικά απλά δείγματα των πρώτων Αρχιμήδειων κοχλιωτών προσομοιωτών-δρομέων-υδροστροβίλων, που αναπτύχθηκαν ερευνητικά στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Υδραυλικής και Υδραυλικών Έργων και που έδωσαν σημαντικά πειραματικά αποτελέσματα.

Hydraulics Lab7Αναπτυχθέντες καινοτόμοι προσομοιωτές Αρχιμήδειων Υδροστροβίλων σε πειραματική λειτουργία σε υδραυλικό κανάλι και στον Εύριπο
μαζί με έναν ενεργειακό κοχλιωτό δρομέα να «εφιππεύει» συμβολικά ενός «γεωγραφικού μοντέλου» της νήσου Κεφαλληνίας.

Οι αναπτυχθέντες στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Υδραυλικής & Υδραυλικών Έργων του Τμήματος Εκπαιδευτικών Πολιτικών Μηχανικών καινοτόμοι «Αρχιμήδειοι Κοχλιωτοί Υδροστρόβιλοι» προσέλκυσαν πολλές φορές το ενδιαφέρον σημαντικών μέσων μαζικής πληροφόρησης και ενημέρωσης (μεγάλων εφημερίδων και τηλεοπτικών σταθμών) τα οποία έκαναν εκτενέστατες αναφορές και ειδικά αφιερώματα. Δείγματα σχετικών αναφορών στα Κεντρικά Δελτία Ειδήσεων Τηλεοπτικού Σταθμού δίδονται στις φωτογραφίες του επομένου σχήματος.

Hydraulics Lab8Από την εκτενή αναφορά στο Κεντρικό Δελτίο Ειδήσεων και την εκπομπή με θέμα «Ο ατέρμων κοχλίας του Αρχιμήδη επιστρέφει»
Τηλεοπτικού Σταθμού στο Αρχιμήδειο ερευνητικό έργο του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Υδραυλικής & Υδραυλικών Έργων.