2

Laboratory of Hydraulic Turbomachines

and fluid mechanics

Technological University

TEI of Chalkis

34400 Psachna Evias

3

Laboratory Facilities

Experimental and Numerical Applications

Scientific Personel of Laboratory :

Vlachakis Nikolaos, Professor

Kouskouti Maria, technical member

4

LABORATORY OF HYDRAULIC TURBOMACHINES TECHNOLOGICAL UNIVERSITY INSTITUTE

ATEI OF CHALKIDA AND FLUID MECHANICS

LABORATORY PROFILE AND ACTIVITIES The Laboratory of Fluid Mechanics & Turbomachines was founded in 1984 and since then it has acquired scientific equipment for education, research. The Laboratory carries out measurement and modeling studies of flow phenomena in aerothermodynamics, combustion, atmospheric & marine pollution, physiological flows and other processes involving single or multiphase flow and transport phenomena. It also offers calibration services of flow measurement equipment and contributes to industrial development by providing consulting services on advanced flow technologies to organizations and industry.

RESEARCH FIELDS

Single/multiphase turbulent flows Jet flows, flow instability Environnemental flows & pollution dispersion Wind turbine aerodynamics Flow in the human circulatory system Mathematical/numerical models of flow & transport

phenomena Measurement methods for single and multi-phase flows

5

COURSE TEACHING Gas Dynamics, Applied Aerodynamics, Computational Methods in Energy Svstems, Fluid Mechanics, Measurement Techniques in Energy Systems, Turbomachines, Viscous Flow, Advanced Fluid Mechanics, Aerodynamics of Compressible Flow, Computational Fluid Mechanics & Heat Transfer, Measurement Techniques in Thermal Sciences, Multiphase Flows, Turbulent Flow Phenomena.

LABORATORY EQUIPMENT

Κατασκευή μικρού δοκιμαστηρίου φυγοκεντρικών αντλιών ακτινικού τύπου

6

RESEARCH CAPABILITIES

Computational Fluid Dynamics

Cross-section of the right-angled isosceles duct , for steady flow (a=0).

7

Experimental Fluid Dynamics

Measurement of natural convection with particle image velocimetry (PlV).

Measurement of grid turbulence with thermal anemometry (HW A) Measurement of jet turbulence with thermal anemometry (HW A) Measurement of turbulent flows

with laser Doppler anemometry (LDA) . Measurement of gas-solid flows with phase Doppler anemometry (PDP A)

8

Research Articles

1. Pavlou DG, Vlachakis NV, Mavrothanasis FI, et al.

Creep sagging analysis of pressure pipe II: Damage accumulation variable temperature and pressure condition COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE 40 (1): 114118 JUL 2007

2. Tsangaris S, Vlachakis NW

Exact solution for the pulsating finite gapDean flow APPLIED MATHEMATICAL MODELLING 31 (9): 18991906 SEP 2007

3. Tsangaris S, Kondaxakis D, Vlachakis NW

Exact solution of the Navier – Stokes equations for the pulsating Dean flow in a channel with porous walls INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE 44 (20): 1498-1509 DEC 2006

4. Pavlou DG, Vlachakis NV, Tsitouras C, et al.

Creep sagging analysis of pressure pipes COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE 36 (3): 303309 JUN 2006

5. Fatsis A, Panoutsopoulou A, Vlachakis N, et al.

A 3D simulation of undeady flow inside centrifugal compressor impellers INTERNATIONAL JOURNAL OF TURBO & JET-ENGINES 23 (1): 15-26 2006

9

6. Fatsis A, Orfanoudakis NG, Pavlou DG, et al.

Unsteady flow modeling of a pressure wave supercharger PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART D-JOURNAL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 220 (D2): 209-218 FEB 2006

7. Orfanoudakis NG, Hatziapostolou A, Krallis K, et al.

Design and evaluation measurements of a swirl stabilized laboratory burner PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART C-JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE 219 (10): 1079-1086 OCT 2005

8. Pavlou DG, Vlachakis NV, Pavlou MG

An analytical solution of the annular plate on elastic STRUCTURAL ENGINEERING AND MECHANICS 20 (2): 209-223 MAY 30 2005

9. Avlonitis SA, Pappas M, Moutesidis K, et al.

PC based SCADA system and additional safety measures for small desalination plants DESALINATION 165 (1-3): 165.176 Sp. Iss. SI AUG 15 2004

10. Pavlou DG, Vlachakis NV, Pavlou MG, et al.

Estimation of fatigue crak growth retardation due to crack branching COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE 29 (4): 446-452 APR 2004

10

11. Tsangaris S, Vlachakis NW

Exact solution of the Navier – Stokes equations for the oscillation flow in a duct of a cross – section of right – angled isosceles triangle ZEITSCHRIFT FUR ANGEWANDTE MATHEMATIK UND PHYSIK 54 (6): 1094-1100 NOV 2003

12. Papakonstatinou K, Chaloulakou A, Duci A, et al.

Air quality in an underground garage : computation and experimental investigation of ventilation effectiveness ENERGY AND BUILDINGS 35 (9): 933-940 OCT 2003

13. Avlonitis SA, Kouroumbas K, Vlachakis N

Energy consumption and membrane replacement cost for seawater Ro desalination plants DESALINATION 157 (1-3): 151-158 Sp. Iss. SI AUG 1 2003

14. Pavlou DG, Labeas GN, Vlachakis NV, et al.

Fatigue crack propagation trajectories under mixed – mode cyclic loading ENGINEERING STRUCTURES 25 (7): 869-875 JUN 2003

15. Tsangaris S, Vlachakis NW

Exact solution of the Navier – Stokes equations for the fully developed, pulsating flow in a rectangular duct with a constant cross – sectional velocity JOURNAL OF FLUIDS ENGINEERING-TRANSACTIONS OF THE ASME 125 (2): 382-385 MAR 2003

11

16. Avlonitis SA, Poulios I, Vlachakis N, et al.

Water resources management for the prefecture of Dodekanisa of Greece DESALINATION 152 (1-3): 41-50 FEB 10 2003

17.VLACHAKIS NW, KIOUSSIS EK BLOOD MEDIA OF COMPLEX STRUCTURES WITH COMPRESSIBLE AND INCOMPRESSIBLE COMPONENTS AND THEIR FLOW MECHANISMS IN CONTINUOUS AND DISCONTINUOUS ARTERIAL CROSS – SECTIONS ZEITSCHRIFT FUR ANGEWANDTE MATHEMATIC UND MECHANIK 74 (9): 429-432 1994 18.VLACHAKIS NW, KIOUSSIS EK 2-PHASE CHARACTER OF 2-DIMENSIONAL BLOOD-FLOW OF LIQUID-CRYSTAL METHOD WITH INTERNAL-ROTATION PROPERTIES ZEITSCHRIFT FUR ANGEWANDTE MATHEMATIK UND MECHANIK 70 (8): 340-351 1990 19. Vlachakis NW, Kioussis EK 2-PHASE CHARACTER OF 2-DIMENSIONAL BLOOD-FLOW OF LIQUID-CRYSTAL METHOD WITH INTERNAL-ROTATION PROPERTIES Ζ ANGEW MATH MECH 70 (8): 340-351 1990

12

SCIENTIFIC INTERESTS AND RESEARCH FIELDS

FLUID MECHANICS

a. Inviscid flows, Aerodynamics, Acoustics b. Viscous flows, Boundary layers, Thin films c. Rheology d. Numerical Methods in Fluid Mechanics e. Experimental Fluid Dynamics f. Heat transfer and flows through porous media g. Free Surface Flows

THERMODYNAMICS and HEAT TRANSFER

a. Combustion, Thermodynamic aspects and rotating machinery, Energy sources b. Industrial processes, Heating and ventilating

BIO-MEDICAL ENGINEERING

a. Biomechanics, Bio- tribology

MECHANISMS and MACHINES

a. Analysis, Design, Characteristics, Operation

SURFACES and INTERFACES

a. Tribology (fundamental aspects of surface interactions, lubrication, friction and wear)

MECHATRONICS and INFORMATION TECHNOLOGY a. Artificial intelligence, Neural networks

13

PROF.DR.-ING. N.W.VLACHAKIS WISSENSCHAFTLICHER WERDEGANG

Leiter des Instituts fuer Stroemungsmechanik und Hydraulische Stroemungsmaschinen 22.10.1950: geboren in Ioannina Griechenland 1968: Abitur 1969 – 1974: Maschinenbau-Studium an der TH Karlsruhe 1975 – 1977: Wiss.Mitarbeiter am Institut fuer Stroemungslehre und

Stroemungsmaschinen der TH Patras-Griecheland 1977 – 1983: Industrietaetigkeit 1983: Dissertation 1984: Professor an der Technologische Fachhochschule Chaliks TEI seit 1984: Leiter des Fachgebiets Stroemungsmechanik und Hydraulische

Stroemungsmaschinen der Fakultaet fuer Maschinenbau an der Technolog.Fachhochschule Chaliks TEI

Phone : +30 (210) 6544418 FAX : +30 (210) 6529224 e-mail : vlachakis@teihal.gr vlachnic@otenet.gr

Prof. Dr.-Ing. N. Vlachakis

Tel.:0228-99686, 0228-99675

LEHRE

im Wintersemester im Sommersemester q Turbulenzmodelle in der

Strömungsmechanik

Numerische Strömungssimulation I: Grundlagen

q Numerische Strömungssimulation II: Anwendungen

Mathematische Simulierung turbulenter Auftriebsströmungen

14

Conferences Proceedings

ΙΙ.Konferenzenpublikationen

P. Zervas, M. Koukou, N. Vlachakis, N.-C. Markatos. STUDYING TRANSPORT PHENOMENA IN FUEL CELLS: EFFECT OF FLOW PATTERN ON THE PERFORMANCE OF PHOSPHORIC ACID FUEL CELLS. IASME TRANSACTIONS, Issue 3, Volume 2, May 2005

P. Zervas, M.K. Koukou, N.W. Vlachakis, N.-C. Markatos. RELIABLE PERFORMANCE MODELING OF PHOSPHORIC ACID FUEL CELLS FOR POWER APPLICATIONS". 1st International Conference on Experiments/Process/System Modelling/Simulation/Optimization, July 6,2005 Greece, Athens

Orfanoudakis N.g., Hatziapostolou A., Krallis K., Koukou M.K., Xenogiannis A.D., Sardi K., Vlachakis N., Vrachopoulos M.G., Chatzifotis D., Panagiotidis P. INVESTIGATION OF STABLE COMBUSTION IN A LABORATORY BURNER". 1st International Conference on Experiments/Process/System Modelling/Simulation/Optimization, July 6,2005 Greece, Athens

N. Orfanoudakis, Dr. K. Krallis, A. Vakalis, A. Hatziapostolou, N. Vlachakis. “EMISSION REDUCTION TECHNIQUES & ECONOMICS IN POWER INDUSTRY” Monitoring and Management of Air Pollution 17-19 September 2003, Catania, Italy

N. Orfanoudakis, A. Hatziapostolou, E. Mastorakos, K. Sardi, K. Krallis & N. Vlachakis, “EXPERIMENTAL AND NUMERICAL INVESTIGATIONS IN THE NEAR-BURNER REGION OF A VERSATILE MULTI FUEL BURNER” Second International Conference on Computational Methods in Multiphase Flow, 3-5 November 2003, Santa Fe, New Mexico

15

N. Orfanoudakis, A. Hatziapostolou, E. astorakos, E. Sardi, N. Vlachakis, S. Mavromatis, DESIGN, EVALUATION MEASUREMENTS AND CFD MODELING OF A SMALL SWIRL STABILISED LABORATORY BURNER, International Conference of Computational Methods in Sciencesand Enginnering 2003(ICCMSE 2003) Kastoria, Greece, 12-16 September 2003.

D.Pavlou, N. Vlachakis, M. Pavlou, V. Vlachakis, M. Kouskouti, AN EXACT SOLUTION OF NAVIER-STOKES FOR THE FLOW THROUGH A DIVERGING ARTERY, International Conference of Biomedicine 2003 in Slovenia

D.Pavlou, N. Vlachakis, M. Pavlou, V. Vlachakis, M. Kouskouti, I. Statharas, FUNDAMENTAL SOLUTION OF THE CRACKED DISSIMILAR ELASTIC SPACE, International Conference of Computational Methods in Sciencesand Enginnering 2003(ICCMSE 2003) Kastoria, Greece, 12-16 September 2003.

Vlachakis ,N.W. , Baldoukas ,A.K. AN EXACT SOLUTION OF A 3D SPIRAL FLOW MODEL FOR A VISCOUS FLUID IN A STATIONARY POROUS PIPE WITH APPLICATION TO BLOOD VESSELS, 3rd WSEAS International Conference on Differential Equations-Theory and Applications in Wolin-Island Poland (2002)

Baldoukas,A.K,DemosthenousG.A.,Sofianos,D,Vlachakis,N.W., Kodourgiotis,K. FORCE AND TORQUE MEASURING DEVICES FOR DRILLING AND MILLING SIMULATION, WSEAS International Conference on Simulation and Modelling in Skiathos-Greece (2002).

Filos,A.E., MargarisD.P., Bouras,A.G., Koukou,M.K., Vlachakis,N.W. NUMERICAL SIMULATION OF SUBSONIC WIND TUNNELS : A PRELIMINARY APPROACH, 4th Congress on Computational Mechanics in Patras,Greece, GRACM (2002)

16

Vlachakis, N.W. and Baldoukas,A.K., ON THE CENTRIFUGAL PUMPS PERFORMANCE CURVES ESTIMATION USING EMPIRICAL EQUATIONS ”, WSEAS 4th Mechanical Engineering Multiconfernce,, Cancun, Mexico (2002)

Vlachakis,N.W. und Kioussis, E.K., ”FLOW OF BUBBLES THROUGH ARTERIAL NOZZLES ANALYSIS OF DYNAMICS AND CONVECTIVE FLOW OF GAS BUBBLES IN BLOOD THROUGH ARTERIES OF CHANGING RADIUS“, 3rd Conference of Hellenic Society for theoretical and Applied Mechanics ( IUTAM-adhering organization ) in Athens-Greece (1992)

Vlachakis,N.W. and Kioussis, E.K., “TWO DIMENSIONAL, TWO PHASE MICROPOLAR BLOOD FLOW“ 2nd Conference of Hellenic Society for theoretical and Applied Mechanics ( IUTAM-adhering organization ) in Athens-Greece (1989)

Vlachakis,N.W. “ΜICROPOLAR FLUIDS. MODERN RHEOLOGICAL CONSIDERATIONS FROM A COSSERAT MECHANICS POINT OF VIEW “. 1st Conference of Hellenic Society for theoretical and Applied Mechanics (IUTAM-adhering organization) in Athens-Greece (1986)

Vlachakis,N.W. and Papanikas D.G. THE CALCULATION OF PROPELLERS AT SUBSONIC AND TRANSONIC SPEEDS. 1st Conference for the Soft energy Sources Ι.Η.Τ. in Thessaloniki-Greece (1982)

17

III.FORSCHUNGSPROJEKTE 1. Vergleich zweier Geschwindigkeitsansaetze fuer die radiale Spaltstroemung in Bezug auf das Drehmoment der rotierenden Scheibe, Institutsbericht , Stroemungslehre-Universitaet Karlsruhe-Deutschland (1974) 2. Prognostisches Modell fuer das Neckargebiet, Forschungsprojekt P16335, Landesanstalt fuer Umveltschutz, Baden-Wuerttemberg, Deutschland, 1975 3. Auswertung von Wasserversorgungsdaten fuer die Wasserbilanz des Landes, Baden-Wuerttemberg, P16335, Landesanstalt fuer Umweltschutz, Baden-Wuerttemberg, Deutschland, 1975 4. Auessere Ballistik , Militaerforschungszentrum, KEEΘΑ 1980 5. Windkanal BOERGER ,Griechische Flugzeugindustrie, EAB 1982

18

IV Technische Schriften

a. Berichte

1. Vlachakis,N.W.(1973), Waermezufuhreinfluss auf Schallnahwellen und Schallnahstroemungen, Institutsbericht, Stroemungslehre-Universitaet Karlsruhe Karlsruhe-Deutschland

2. N. Orfanoudakis, K. Krallis, A. Hatziapostolou, A. Vakalis and N. Vlachakis: Emission Reduction Techniques and Economics". International Exhibition and Conference on Environmental Technology, HELECO 2003, Athens.

19

b.Tagungen-Monographien

1. Βλαχάκης Ν.Β. (1983) Σύνθετα ρευστά με εσωτερικούς βαθμούς κίνησης, Περιοδικό Μηχανολόγων –Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, Φεβρ.

2. Βλαχάκης Ν.Β. (1985) Μόρφωση ρεολογικού προτύπου στο ακτινικό διάκενο φυγοκεντρικής αντλίας Περιοδικό Μηχανολόγων –Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, Οκτ.

3. Ν.Β. Βλαχάκης & Συνεργάτες (2000) Διαγνωστική Πρακτική στον προσδιορισμό ρευστοδυναμικών και γεωμετρικών παραμέτρων φυγοκεντρικών αντλιών ακτινικού τύπου, Μηνιαία Τεχνική Επιθεόρηση τεύχος 94 , Φεβρ.

4. Βλαχάκης Ν.Β.και Συνεργάτες (2000) Διαμόρφωση και Εκτίμηση ρευστοδυναμικών κατασκευαστικών παραμέτρων φυγοκεντρικής αντλίας ακλτινικού τύπου με υπολογισμό καμπυλότητας των πτερυγίων της πτερωτής και του σπειροειδούς κελύφους για τον προσδιορισμό των κυρίων χαρακτηριστικών της αντλίας σε σύγκριση αυτών με τις τιμές του δοκιμαστηρίου . Περιοδικό Μηχανολόγων –Ηλεκτρολόγων Μηχανικών

5. Βλαχάκης Ν.Β. .. (2000) Πρόγραμμα σπουδών Ο.Ε.Ε.Κ.-ΥΠ.Ε.Π.Θ.

6. Βλαχάκης Ν.Β. και Συνεργάτες (2000) Οι χαρακτηριστικές Καμπύλες ως αποτέλεσμα των ροίκών φαινομένων στο ενεργειακό σύστημα των πτερωτών φυγόκεντρων αντλιών Επιστημονική Ημερίδα τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών Βιομηχανίας Πολυτεχνικής Σχολής Βόλου-Πανεπιστημίου Θεσσαλίας.

7. Βλαχάκης Ν.Β. και Συνεργάτες(2000) Εξελιγμένοι ρευςτοδυναμικοί Χαρακτήρες χαρακτηριστικών φυγοκεντρικών αντλιών , Μηνιαία Τεχνική Επιθεόρηση τεύχος 99 ,Ιούλ.

20

8. Βλαχάκης Ν.Β. (2000) Oδηγός Σπουδών τμήματος ΜΗΧΑΝΟΛΌΓΩΝ –ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ στο Διαδίκτυο για το ΤΕΙ-Χαλκίδας.

9. Βλαχάκης Ν.Β. (2000) « Εισαγωγή στη Τεχνητή Νοημοσύνη », Ημερίδα για τη Τεχνητή Νοημοςύνη σε συνεργασία με το ΕΜΠ ( Καθηγητές Μαθιουδάκης και Γιαννάκογλου) και το Πανεπιστήμιο Πατρών ( Καθηγητής Τσάχαλης) . Διοργανωτές Καθηγητές του ΤΕΙ-Χαλκίδας Κουρουμπάς και Τσιτμηδέλης.

10. Βλαχάκης Ν.Β. και Συνεργάτες (2001 ) Εκτίμηση ιδιοσυγκρασίας φυγοκεντρικών αντλιών , Μηνιαία Τεχνική Επιθεόρηση τεύχος 105, Ιαν.

11. Μπαλντούκας Α.Κ., Βλαχάκης Ν.Β. & Συνεργάτες (2002), Κατασκευαστικές Λεπτομέρειες φυγοκεντρικών αντλιών, Μηνιαία Τεχνική Επιθεώρηση, Mάϊος

12. Βλαχάκης Ν.Β., Μπαλντούκας Α.Κ. & Συνεργάτες (2002), Υδροστρόβιλος KAPLAN σε μικρό Υδροηλεκτρικό εργο, Μηνιαία Τεχνική Επιθεώρηση, Ιούνιος

21

c.Buecher (books Publications)

1. Βλαχάκης Ν.Β. και Κιούσσης Ε.Κ. (1988) Χαρακτήρες Εφαρμοσμένης Ρεολογίας , ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΣΤΑΥΡΙΑΝΑΚΟΣ.

2. Βλαχάκης Ν.Β. και Μπαλντούκας Α.Κ. (2003) Εργαστήριο Υδραυλικών Στροβηλομηχανών-Υδροδυναμικές Μηχανές Ι, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΤΑΚΗ.

3. Κουσκούτη Μ.Α. και Βλαχάκης Ν.Β. (2005) Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών και Υδροδυναμικών - Υδραυλικών Εφαρμογών της, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΤΑΚΗ.

22

GENERAL

The Laboratory of Hydraulic Turbomachines has been in operation since 1984 developing educational and research activity into the field of Hydraulic Turbomachines fluit mechanicks specifically into:

o The design, construction and test of pump and turbine models.

o The numerical analysis of the flow in hydraulic turbomachines at steady as well as at unsteady operation mode.

23

ΤΟΜΕΙΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΣΕ ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΡΑΣΤΑΣΕΙΣ

Περιβαλλovτικών Ερευνών ü Θερμική και θερμοδυναμική συμπεριφορά μονώσεων (σχεδιασμός, κατασκευή,

μετρήσεις θερμοδυναμικών παραμέτρων, μοντελοποίηση με βάση τα διεθνή πρότυπα)

ü Ηλιακή. καμινάδα, ηλιακή κεραμοσκεπή (σχεδιασμός, κατασκευή, μετρήσεις θερμοδυναμικών παραμέτρων, μοντελοποίηση)

ü Εγκαταστάσεις ψύξης-θέρμανσης (σχεδιασμός, κατασκευή, μετρήσεις θερμοδυναμικών παραμέτρων, μοντελοποίηση) ü Γεωθερμία, ηλιακή ακτινοβολία, εξοικονόμηση ενέργειας (μοντελοποίηση

συστημάτων, βέλτιστη διαχείριση)

Ποιοτικού ελέγχου και Διοίκησης Παραγωγής ü Διοίκηση Παραγωγής (operation management) και αριστοποίηση

λειτουργίας των συστημάτων παραγωγής ü Εκπόνηση μελετών σκοπιμότητας (feasibility studies) ü Εισαγωγή νέων τεχνολογιών στις επιχειρήσεις ü Τηλεματική διαχείριση συστημάτων παραγωγής ü Ποιοτικό έλεγχο (Qualίty control) προϊόντων και διεργασιών και εφαρμογή

προτύπων ISO για την ποιότητα ü Κατεργασία νερού και αποβλήτων με συμβατικές και καινοτόμες μεθόδους ü Διαχείριση και αριστοποίηση χρήσης υδάτινων πόρων

Ατμολεβητών - Ατμοστρόβιλων – Θερμικών Εγκαταστάσεων & Περιβάλλovτoς ü Μετρήσεις ρυπογόνων σωματιδίων ü Βελτιστοποίηση καύσης και εξοικονόμησης ενέργειας

Τεχνολογίας Αισθητήρων για Βιομηχανικές Εφαρμογές ü Ανάπτυξη νέων διατάξεων αισθητήρων ü Δοκιμή και αναβάθμιση ü Μοντελοποίηση ü Επαγωγικοί, μαγνητικοί και μαγνητο-συστολικοί αισθητήρες και αισθητήρες αερίου ü Μετρητικά συστήματα ü Συστήματα λήψης δεδομένων και μετάδοσης σήματος