Institutional Repository of the Technical University of Crete
Not a member yet
19304 research outputs found
Sort by
Development and implementation of optimization algorithms in maritime supply chain management problems
No full textΠερίληψη: Η διαχείριση της ναυτιλιακής εφοδιαστικής αλυσίδας και η επίλυση των επιμέρους προβλημάτων της αποτελεί πρόκληση για επαγγελματίες και ερευνητές. Η παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζει τα προβλήματα της θαλάσσιας μεταφοράς των φορτίων μέσω της δρομολόγησης των πλοίων και τον ελλιμενισμό των πλοίων στους λιμένες, για τα οποία αναπτύσσονται καινοτόμοι και πρωτότυποι αλγόριθμοι βελτιστοποίησης για την αντιμετώπισή τους σε πραγματικό χρόνο. Για την επίλυση των συγκεκριμένων προβλήματων επιλέγονται μία σειρά από μεθοδολογίες της τεχνητής νοημοσύνης και πιο συγκεκριμένα από την κατηγορία των αλγόριθμων εμπνευσμένων από φυσικές διαδικασίες. Για το πρόβλημα ελλιμενισμού εξετάζονται δύο διαφορετικές προσεγγίσεις με βάση τη δυναμική άφιξη των πλοίων στα λιμάνια. Αντίστοιχα, για το πρόβλημα της θαλάσσιας μεταφοράς φορτίων εξετάζονται η βιομηχανική και η ελεύθερη δρομολόγηση των πλοίων. Στους προτεινόμενους αλγόριθμους ανταπτύσσονται καινούργιες τεχνικές για τη δημιουργία και βελτίωση των παραγόμενων λύσεων με στόχο τη συνολική αύξηση της αποτελεσματικότητας και της απόδοσής τους. Τα ληφθέντα αποτελέσματα συγκρίνονται με τα αντίστοιχα της βιβλιογραφίας αποδεικνύοντας την δυναμική και την επιτυχημένη εφαμογή των προτεινόμενων αλγόριθμων στα επιμέρους προβλήματα της ναυτιλιακής εφοδιαστικής αλυσίδας
Digital twins in infrastructure projects, existing regulatory framework, and ISO standards
No full textΣκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι να μας φέρει όλους πιο κοντά με την τεχνολογία των ψηφιακών διδύμων και με τους κλάδους στους οποίους τα ΨΔ είναι πάρα πολύ χρήσιμα και τα συναντάμε σήμερα.
Παρουσιάζονται αρκετά παραδείγματα από τομείς που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα ΨΔ και αναφέρονται τα πλεονεκτήματα που έχει η χρήση του και τα οφέλη που έχει ο εκάστοτε χρήστης. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην χρήση των ΨΔ στον κατασκευαστικό τομέα και πιο συγκεκριμένα στην εφαρμογή αυτών σε έργα υποδομών κάνοντας και μία σύντομη αναφορά στο φράγμα του Αποσελέμη στο Ηράκλειο το οποίο έχει ενσωματώσει αυτή την νέα και γρήγορα εξελισσόμενη τεχνολογία με σκοπό την αδιάκοπη και αποδοτικότερη λειτουργία του. Καθώς όμως η τεχνολογία των ΨΔ εξελίσσεται, οι επιχειρήσεις οφείλουν να λαμβάνουν τα απαραίτητα μέτρα για να μετριάσουν τους νομικούς κινδύνους και να διασφαλίσουν την ομαλή και ασφαλή υλοποίηση Ψηφιακών Διδύμων.
Συνεπώς δίνεται μεγάλη έμφαση στο κανονιστικό πλαίσιο που πρέπει να ακολουθείται με σκοπό την αποφυγή ορισμένων δυσμενών καταστάσεων όπως ασαφείς συμβάσεις και νομικές διαμάχες, αθέμητη κοινοποίηση προσωπικών δεδομένων, αναξιόπιστες και ανακριβείς πληροφορίες κ.α.
Ταυτόχρονα γίνεται αναφορά και στα αντίστοιχα πρότυπα ISO που υπάρχουν και πάνω στα οποία έχουν στηριχθεί τα ψηφιακά δίδυμα.Περίληψη: Σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι να μας φέρει όλους πιο κοντά με την τεχνολογία των ψηφιακών διδύμων και με τους κλάδους στους οποίους τα ΨΔ είναι πάρα πολύ χρήσιμα και τα συναντάμε σήμερα. Παρουσιάζονται αρκετά παραδείγματα από τομείς που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα ΨΔ και αναφέρονται τα πλεονεκτήματα που έχει η χρήση του και τα οφέλη που έχει ο εκάστοτε χρήστης. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην χρήση των ΨΔ στον κατασκευαστικό τομέα και πιο συγκεκριμένα στην εφαρμογή αυτών σε έργα υποδομών κάνοντας και μία σύντομη αναφορά στο φράγμα του Αποσελέμη στο Ηράκλειο το οποίο έχει ενσωματώσει αυτή την νέα και γρήγορα εξελισσόμενη τεχνολογία με σκοπό την αδιάκοπη και αποδοτικότερη λειτουργία του. Καθώς όμως η τεχνολογία των ΨΔ εξελίσσεται, οι επιχειρήσεις οφείλουν να λαμβάνουν τα απαραίτητα μέτρα για να μετριάσουν τους νομικούς κινδύνους και να διασφαλίσουν την ομαλή και ασφαλή υλοποίηση Ψηφιακών Διδύμων. Συνεπώς δίνεται μεγάλη έμφαση στο κανονιστικό πλαίσιο που πρέπει να ακολουθείται με σκοπό την αποφυγή ορισμένων δυσμενών καταστάσεων όπως ασαφείς συμβάσεις και νομικές διαμάχες, αθέμητη κοινοποίηση προσωπικών δεδομένων, αναξιόπιστες και ανακριβείς πληροφορίες κ.α. Ταυτόχρονα γίνεται αναφορά και στα αντίστοιχα πρότυπα ISO που υπάρχουν και πάνω στα οποία έχουν στηριχθεί τα ψηφιακά δίδυμα.Summarization: This thesis aims to introduce you to digital twin technology and the industries where DTs are particularly beneficial. Several examples showcase how DTs can be used in various fields, highlighting the advantages and user benefits. The focus then narrows to the construction sector, specifically their application in infrastructure projects. The Aposelemi dam in Heraklion serves as a prime example of how this evolving technology is being implemented for smoother and more efficient operation. However, as digital twin (DT) technology progresses, businesses must take steps to mitigate legal risks and ensure secure and seamless implementation. Therefore, this thesis emphasizes the importance of a robust regulatory framework to avoid issues like unclear contracts, legal disputes, improper data disclosure, and unreliable information. It also references relevant ISO standards that form the foundation for digital twins
Geostatistical Analysis of the level and quality of groundwaters in Greece using data from the National Monitoring Water Network
No full textΠερίληψη: Το γλυκό νερό είναι πολύ σημαντικό για τον άνθρωπο και κυρίως στην καθημερινότητα του για τις ανάγκες του. Βέβαια, είναι αγαθό το οποίο δεν είναι άφθονο όποτε είναι επιτακτική ανάγκη η σωστή διαχείριση και η ορθολογική χρήση του. Ένα μεγάλο ποσοστό του γλυκού νερού βρίσκεται υπόγεια και γι’ αυτό πρέπει να υπάρξει σωστή εκμετάλλευση του για τωρινή αλλά κυρίως μελλοντική χρήση. Με γνώμονα αυτό η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στην γεωστατιστική ανάλυση της στάθμης και της ποιότητας των υπόγειων υδάτων ώστε να ελεγχθεί η επάρκεια και η ποιότητα τους. Για να πραγματοποιηθεί αυτό, πάρθηκε δείγμα από 1359 γεωτρήσεις οι οποίες αποτέλεσαν υδροσημεία συλλογής δεδομένων, σε διάφορα σημεία της Ελλάδας. Η γεωστατιστική είναι πολύ σημαντικό εργαλείο στη συγκεκριμένη εργασία διότι με τη βοήθεια γνωστών δεδομένων, μπορεί να εκτιμήσει μερικά αποτελέσματα σε ένα μέρος που μελετάται, που ήταν άγνωστα μέχρι πρότινος. Η πιο γνωστή γεωστατική μέθοδος είναι η χωρική εκτίμηση Kriging, που ουσιαστικά αποτελείται από το κανονικό Kriging και τη χωρική εκτίμηση Cokriging.
Με βάση τα δεδομένα των μετρήσεων, τη βοήθεια του προγράμματος ArcGIS αλλά και την χωρική εκτίμηση Kriging εκτιμήθηκαν η μέση στάθμη του νερού καθώς και η μέτρηση της συγκέντρωσης των νιτρικών, σε όποια σημεία χρειάστηκε. Επίσης, με τη χωρική εκτίμηση Kriging πραγματοποιήθηκε η διαδικασία δοκιμάζοντας τέσσερα μοντέλα (spherical, gaussian, exponential και K-Bessel). Έγινε έλεγχος στο ποσοστό των σφαλμάτων που είχαν, ώστε να χρησιμοποιηθεί το κατάλληλο, δηλαδή αυτό που είχε το μικρότερο ποσοστό. Στη συνέχεια με βάση το μοντέλο που επιλέχθηκε στην κάθε περίπτωση, κατασκευάστηκαν τα δυο ημιβαριογράμματα και έπειτα δημιουργήθηκαν οι χάρτες της εκτίμησης της μέσης στάθμης και της μέσης συγκέντρωσης των νιτρικών και οι χάρτες αβεβαιότητας τους. Με γνώμονα τον χάρτη της μέσης στάθμης, ξεχώρισαν κάποιες περιοχές όπου οι υπόγειοι υδροφορείς τους ενδέχεται να μην είναι επαρκείς σε ποσότητα νερού, έχοντας δηλαδή μέση στάθμη κάτω από 25-35 m. Παρακάτω θα αναλυθεί ότι το μεγαλύτερο πρόβλημα παρουσιάζεται στους υδροφορείς που βρίσκονται στην Αττική, στον κάμπο της Θεσσαλίας, στην βορειοανατολική Πελοπόννησο και στην ανατολική Κρήτη.
Στο τελικό σκέλος της εργασίας παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα που προέκυψαν και η αποτίμηση αυτών. Επιπροσθέτως, παρατέθηκαν κάποιοι παράγοντες αντιμετώπισης του προβλήματος που θα μπορούσαν να επηρεάσουν θετικά τους υπόγειους υδροφορείς στην Ελλάδα.Summarization: Fresh water is very important for people and especially in their daily routine for their needs. Of course, it is a commodity that is not available in abundance, when its proper management and rational use are essential A large part of freshwater is found underground and must therefore be properly exploited for current, but above all for future use. Against this background, this thesis aims at the geostatistical analysis of the groundwater table and groundwater quality in order to verify their adequacy and quality. To accomplish this, a sample was taken from 1359 boreholes, which were data collection water points, in different parts of Greece. Geostatistics is a very important tool in this work because with the help of known data, it can estimate some results in a place being studied, which were unknown until recently. The most well-known geostationary method is spatial Kriging estimation, which essentially consists of regular Kriging and Spatial Cokriging estimation.
Based on the measurement data, the help of the ArcGIS program and the spatial Kriging estimation, the average water level was estimated as well as the measurement of nitrate concentration, at any points needed. Also, with the spatial estimation Kriging, the process was carried out by testing four models (spherical, gaussian, exponential and K-Bessel). The percentage of errors they had was checked to use the appropriate one, the one with the lowest percentage. Then, based on the model chosen in each case, the two hemibars were constructed and then the maps of the estimation of the average level and average concentration of nitrates and their uncertainty maps were created. Based on the map of the average level, some areas were identified where their underground aquifers may not be sufficient in quantity of water, with an average level below 25-35 m. Below it will be analyzed that the biggest problem occurs in aquifers located in Attica, the plain of Thessaly, the northeastern Peloponnese and eastern Crete.
In the final part of the work, the results obtained, and their evaluation were presented. In addition, some factors addressing the problem that could positively affect underground aquifers in Greece were listed
Electricity: statistical analysis of production methods, consumption and environmental impact
No full textΠερίληψη: Η σπουδαιότητα της ενέργειας φαίνεται από τις τεράστιες διαστάσεις που έχει αποκτήσει τόσο στον σύγχρονο πολιτικό κόσμο αλλά και την κοινωνία, κυρίως λόγω του αυξημένου ενδιαφέροντος για την εξέλιξη και το μέλλον του πλανήτη αλλά και για την οικονομική ανάπτυξη.
Ως κινητήρια δύναμη των ανθρώπινων επιτευγμάτων και του πολιτισμού, η σημασία της ενέργειας είναι άμεσα συνδεδεμένη με την ανάπτυξη της αγοράς και των απαραιτήτων προς βελτίωση για την ευημερία του κοινωνικού βίου. Ωστόσο, στο παγκόσμιο προσκήνιο βρίσκεται η χρήση και η εκμετάλλευση της ενέργειας με τρόπο αβλαβή και περιβαλλοντικά υπεύθυνο, αποσκοπώντας στην επίτευξη θετικής οικονομικής προόδου.
Μια από τις βασικότερες μορφές, από τις οποίες εξαρτάται ο σύγχρονος πολιτισμός αποτελεί η ηλεκτρική ενέργεια. Αδιαμφισβήτητα, συνιστά μια μορφή ιδιαίτερα πρακτική , προσιτή και ευέλικτη με κυρίαρχο χαρακτηριστικό της την ιδιότητα της να μετατρέπεται σε άλλες μορφές ενέργειας. Σε παγκόσμια κλίμακα, η ηλεκτρική ενέργεια παίζει καταλυτικό ρόλο στην πρόσβαση του κοινωνικού συνόλου σε βασικά αγαθά και υπηρεσίες, στην διατήρηση και την συνεχής αναβάθμιση του πολιτισμού και του τεχνολογικού τομέα και συνεπώς την ευδοκίμηση της οικονομίας. Η παραγωγή της και η πρόσβαση σε αυτήν μέσω εναλλακτικών πηγών ενέργειας και η δημιουργία καινοτόμων συστημάτων αποτελεί αέναο κίνητρο του κοινωνικό-πολιτικού κόσμου αλλά και της διεθνούς αγοράς.
Η διπλωματική εργασία αναπτύσσεται σε 5 κεφάλαια και εξετάζει την ηλεκτρική ενέργεια, τη στατιστική ανάλυση των τρόπων παραγωγής και κατανάλωσης και τον περιβαλλοντικό αντίκτυπο. Στο 1ο κεφάλαιο αναφέρονται ο ορισμός και οι μορφές ενέργειας, οι οποίες κατατάσσονται σε κατηγορίες με βάση την βιωσιμότητα τους. Εν συνεχεία, το 2ο κεφάλαιο διερευνά τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των συστημάτων και της αξιοποίησης της κάθε μορφής ενέργειας και συγχρόνως τις επιπτώσεις της αλόγιστης χρήσης του κάθε είδους ενέργειας στο περιβάλλον. Στη συνέχεια, στο 3ο κατά σειρά κεφάλαιο αναλύονται διαγραμματικά ,τα στατιστικά δεδομένα σχετικά με την παραγωγή, την κατανάλωση ανά πηγή και μορφή ενέργειας σε κράτη μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης και επισημαίνεται της ιδίας η εξάρτηση για εισαγωγή ενέργειας από άλλες χώρες. Στο 4ο κεφάλαιο, δίνεται έμφαση στην παραγωγή και την κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας εν συγκρίσει με κράτη της ΕΕ αλλά και σε παγκόσμιο επίπεδο. Στο τελευταίο κεφάλαιο της διπλωματικής υπολογίζεται η συσχέτιση μεταξύ των δημογραφικών και γεωγραφικών δεδομένων των μελών της ΕΕ με την χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας.Summarization: The importance of energy can be seen from the enormous dimensions it has acquired both in the modern political world and society, mainly due to the increased interest in the evolution and future of the planet as well as in economic development.
As the driving force of human achievement and civilization, the importance of energy is directly linked to market development and the improvements necessary for the well-being of social life. However, in the global spotlight is the use and exploitation of energy in a harmless and environmentally responsible way, aiming to achieve positive economic progress.
One of the most basic forms of energy, on which modern civilization depends, is electricity. Undoubtedly, it is a very practical, accessible and flexible form with its dominant characteristic being the ability to convert into other forms of energy. On a global scale, electricity plays a catalytic role in society's access to basic goods and services, in the preservation and continuous upgrading of culture and the technological sector, and thus in the prosperity of the economy. Its production and access to it through alternative energy sources and the creation of innovative systems (production and use) is a constant motivation of the socio-political world as well as the international market.
The thesis is developed in 5 chapters and examines electricity, statistical analysis of its production and consumption modes and its environmental impact. In the 1st chapter, the definition and forms of energy are mentioned, which are classified into categories based on their sustainability. Subsequently, the 2nd chapter investigates the advantages and disadvantages of the energy production systems and the utilization of each form of energy and at the same time the effects of the reckless use of each type of energy on the environment. Then, in the 3rd chapter, the statistical data on the production, consumption by source and form of energy in the member states of the European Union are analyzed diagrammatically, and the dependence of EU on importing energy from other countries is highlighted. In the 4th chapter, emphasis is placed on the production and consumption of electricity in comparison with EU states but also at the global level. At the last chapter of the thesis, the correlation between the demographic and geographical data of the EU members and the use of electricity is calculated and compared
Αποτελεσματική σε Qubit κβαντική βελτιστοποίηση και εφαρμογές σε προβλήματα δρομολόγησης και προγραμματισμού οχημάτων
No full textΜεταπτυχιακή διατριβή που υποβλήθηκε στη σχολή ΗΜΜΥ για την λήψη του μεταπτυχιακού διπλώματος.Summarization: This thesis presents a novel approach for solving route and scheduling problems of the Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO) type using a novel quantum algorithm developed with collaborators at the Centre for Quantum Technologies in Singapore. The algorithm allows the mapping of classical binary variables to log2(N) + 1 qubits allowing for implementation of industrial level problems in near term quantum computers. We start the work by attacking a problem from the shipping industry known as the Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW), which we first cast in QUBO format. We then study how to adapt the qubit efficient algorithm to the problem at hand for different parameter regimes and constraints and design the relevant quantum circuits. We run the circuits on simulators first and pick the optimal ones to implement on real quantum computers on the cloud using superconducting and ion based qubits from provided by AWS (IONQ, Riggetti) and IBMQ. We demonstrate that is possible to solve problem instances of 128 and 3964 classical variables using only 8 and 13 qubits, well beyond capabilities of standard approaches based on the quantum approximate optimization algorithm (QAOA). We benchmark our results with the standard binary-to-qubit mappings used in QAOA and standard commercial solvers such as Gurobi find excellent agreement. Next, we introduce a novel reinforcement learning (RL) enhancement algorithm that can be used on top of our qubit efficient encoding to further enhance the quality of solutions obtained. In the final two chapters, we formulate as QUBO and then solve two more optimization problems from the aviation industry, namely the Tail Assignment Problem (TAP) and the Flight Gate Assignment (FGA) to test the effectiveness of the enhanced algorithm in tackling problems up to 25000 classical variables. Our simulator results show that using the enhanced RL pipeline one can find solutions belonging to the top 1% of the solution space.Περίληψη: Αυτή η διατριβή παρουσιάζει μια νέα προσέγγιση για την επίλυση προβλημάτων βέλτιστης διαδρομής και προγραμματισμού που τετραγωνικής βελτιστοποίησης χωρίς περιορισμούς (ΤΒΧΠ) χρησιμοποιώντας έναν νέο κβαντικό αλγόριθμο που αναπτύξαμε με συνεργάτες στο Κέντρο Κβαντικών Τεχνολογιών της Σιγκαπούρης. Ο αλγόριθμος επιτρέπει την αντιστοίχιση Ν κλασικών δυαδικών μεταβλητών σε log2(N)+1 qubits επιτρέποντας την υλοποίηση προβλημάτων βιομηχανικού επιπέδου σε κβαντικούς υπολογιστές του προσεχούς μέλλοντος . Ξεκινάμε την μελέτη λύνοντας ένα πρόβλημα από τη ναυτιλιακή βιομηχανία, γνωστό ως το πρόβλημα δρομολόγησης οχημάτων με χρονικούς περιορισμούς, το οποίο μεταφράζουμε πρώτα σε μορφή (ΤΒΧΠ). Στη συνέχεια μελετάμε πώς να προσαρμόσουμε τον αποδοτικό σε qubit αλγόριθμο στο πρόβλημα για διαφορετικές τιμές των παραμέτρων και των περιορισμών, σχεδιάζοντας και τα σχετικά κβαντικά κυκλώματα. Κατόπιν τρέχουμε τα κυκλώματα σε προσομοιωτές και επιλέγουμε αυτά με βέλτιστη απόδοση για εφαρμογή σε πραγματικούς κβαντικούς υπολογιστές στο νέφος χρησιμοποιώντας υπεραγώγιμα και ιοντικά qubit που παρέχονται από την AWS (IONQ, Rigetti) και IBMQ. Αποδεικνύουμε ότι είναι δυνατό να λυθούν περιπτώσεις προβλημάτων με 128 και 3964 κλασικές μεταβλητές χρησιμοποιώντας μόνο 8 και 13 qubits, πολύ πέρα από τις δυνατότητες τυπικών προσεγγίσεων που βασίζονται στον κβαντικό αλγόριθμο βελτιστοποίησης κατά προσέγγιση (QAOA). Συγκρίνουμε τα αποτελέσματά μας με τις τυπικές αντιστοιχίσεις binary-to-qubit που χρησιμοποιούνται με QAOA και εμπορικές λύσεις όπως ο Gurobi και βρίσκουμε εξαιρετική συμφωνία. Στη συνέχεια, εισάγουμε έναν νέο αλγόριθμο βελτίωσης ενισχυτικής μάθησης (RL) που μπορεί να χρησιμοποιηθεί πάνω από τον αποδοτικό σε qubit αλγόριθμο για την περαιτέρω βελτίωση της ποιότητας των λύσεων που λαμβάνουμε. Στα δύο τελευταία κεφάλαια, διατυπώνουμε ως ΤΒΧΠ και στη συνέχεια επιλύουμε δύο ακόμη προβλήματα βελτιστοποίησης από την αεροπορική βιομηχανία, συγκεκριμένα το Tail Assignment Problem (TAP) και το Flight Gate Assignment (FGA) και δοκιμαζουμε την αποτελεσματικότητα του βελτιωμένου αλγορίθμου στην αντιμετώπιση προβλημάτων έως και 25000 κλασικών μεταβλητών. Τα αποτελέσματα του προσομοιωτή μας δείχνουν ότι χρησιμοποιώντας τον βελτιωμένο αγωγό RL, μπορεί κανείς να βρει λύσεις που ανήκουν στο κορυφαίο 1% του χώρου λύσης
Προσομοίωση της ροής γύρω από διπλή αεροτομή οχήματος Formula Student
No full textSummarization: This thesis delves into an in-depth analysis of the aerodynamic performance of a double front wing, designed for the Formula Student competition vehicle of the Technical University of Crete. The design phase involved utilizing Computer-Aided Design (CAD) software, namely CATIA V5 R20, to create a detailed CAD model of the double front wing. Employing parametric modeling techniques ensured accuracy and adaptability in the design process. Subsequently, simulations were conducted using ANSYS 2019 R2 CFX, delving into the realm of computational fluid dynamics (CFD) to evaluate the airflow characteristics surrounding the double airfoil configuration. The study commences with an exploration of aerodynamics in Formula 1 race cars, encompassing fundamental concepts such as downforce, lift, drag, and their respective coefficients. Theoretical foundations of wing theory are then examined, elucidating the influence of geometrical characteristics such as airfoil shape, camber, and thickness on aerodynamic performance. Further investigation extends to mechanics of boundary layers, ground effect phenomena, and utilization of aerodynamic devices in Formula 1 racing, including front and rear wings. Transitioning into the design and development phase, the thesis adheres to a comprehensive design process aligned with Formula SAE regulations. Leveraging parametric modeling techniques within CATIA V5 R20 facilitates the creation of a detailed CAD model, imperative for subsequent flow simulation analyses. The thesis progresses into iterative refinement, leveraging the initial simulation as a foundational point for innovation and improvement. Two additional models, representing enhanced iterations of the original design, are meticulously developed and subjected to simulation scrutiny. Design variations encompass the integration of Gurney Flaps and Vortex Generators. This iterative process utilizes insights gleaned from CFD analysis to inform design refinements, ultimately optimizing aerodynamic performance and efficiency. This investigation not only enhances understanding of aerodynamic principles in Formula Student vehicle design but also offers practical insights into the design and simulation of race car aerodynamics. In conclusion, this thesis showcases a comprehensive approach to aerodynamic development and optimization of a front wing, harnessing advanced CAD and CFD techniques.Περίληψη: Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκε αρχικά παραμετρικός σχεδιασμός σε λογισμικό CAD (CATIA V5R20) της εμπρός διπλής αεροτομής αγωνιστικού οχήματος τύπου Formula Student, που αναπτύσσεται από την αγωνιστική ομάδα FS-TUC του Πολυτεχνείου Κρήτης. Ο παραμετρικός σχεδιασμός παρέχει τη δυνατότητα της εύκολης προσαρμογής της γεωμετρίας, ώστε να παράγονται αυτοματοποιημένα εναλλακτικά σχέδια της γεωμµετρίας. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε προσομοίωση της ροής γύρω από την εν λόγω διπλή αεροτομή με τη χρήση του λογισμικού CFD ANSYS CFX. Κατάλληλες συνοριακές συνθήκες επιβλήθηκαν σε όλες τις εξωτερικές επιφάνειες του χωρίου ροής. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων παρουσιάζονται και σχολιάζονται ενώ θα χρησιμοποιηθούν για τυχόν βελτιώσεις στον αεροδυναμικό σχεδιασμό
Επιθεώρηση φωτοβολταϊκών στοιχείων με την βοήθεια συστημάτων βαθιάς μάθησης σε εικόνες από μη επανδρωμένο όχημα
No full textSummarization: It is apparent to everyone that the world that we live in is slowly but steadily
transitioning from fossil fuels to renewable and clean energy. This is quite beneficial for
the environment, the humans that inhabit this planet and the fauna and flora as well.
One of the most rapidly growing sources of green energy is solar anergy. Constructions
of huge solar farms are taking place each year. With each farm containing hundreds of
thousands of individual photovoltaic panels (PV), the need for a faster, safer, and more
efficient way of condition monitoring for each panel has risen. Surveillance monitoring
via the use of unmanned aerial vehicles (UAVs) has been proposed and applied, showing
exceptional results. In this thesis, the focus is on investigating the use of novel deep
learning models, that take as an input infrared spectrum images of individual
photovoltaic panels with non-annotated multiple damages. The goal is first to create an
annotated dataset for training, validation and testing purposed and a general data
augmented dataset for further testing purposes. The second goal is to achieve an
optimal training of 2 individually trained models. The first of the models excels in binary
detection of surface of solar panels, meaning that it can detect efficiently whether a
photovoltaic panel is damaged or not. The other model excels at multi-class
classification, meaning that it can detect, identify and classify the specific error on a
damaged panel, and then proceeds to put a bounding box over the error, pinpointing
its exact location on the image. Throughout this this sensitivity investigation, the
YOLOv8 and YOLONAS models are used. For YOLOv8, the detection performance on the
training phase achieved for the binary model an F1 score of 93.8% and mAP50-90 score
of 97.7%. Our multi-class classification model can correctly identify 8 distinct categories
of solar panel surface faults, with different percentages of success depending on the
fault class in question (e.g. F1 score: 64.4% and mAP50-90 score: 45.3%). The specs of
these trained models are further analyzed in this thesis, together with all the process
that was required to reach this point. These models were tested both on part of the
initial database as well as a smaller database that was created using data augmentation.
For first time, two cutting-edge DNN models were used for multiclass detection of
damages in PV panels paving the way for future more efficient and massive detection of
damages in PV farms.Περίληψη: Είναι προφανές σε όλους ότι ο κόσμος στον οποίο ζούμε μεταβαίνει αργά αλλά
σταθερά από τα ορυκτά καύσιμα στις ανανεώσιμες πηγές ενέργεια. Αυτό είναι αρκετά
ωφέλιμο για το περιβάλλον, τους ανθρώπους που κατοικούν σε αυτόν τον πλανήτη,
καθώς και την πανίδα και τη χλωρίδα . Μία από τις πιο ταχέως αναπτυσσόμενες
πηγές πράσινης ενέργειας είναι η ηλιακή ενέργεια. Κατασκευές τεράστιων ηλιακών
πάρκων πραγματοποιούνται κάθε χρόνο. Καθώς κάθε ηλιακό πάρκο περιέχει
εκατοντάδες χιλιάδες μεμονωμένα ηλιακά πάνελ, έχει αυξηθεί η ανάγκη για έναν
ταχύτερο, ασφαλέστερο και πιο αποτελεσματικό τρόπο παρακολούθησης της
κατάστασης του κάθε πάνελ. Έχει προταθεί και εφαρμοστεί η εξ αποστάσεως
παρακολούθηση των πάνελ μέσω της χρήσης μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων
(UAV ή αλλιώς drones), παράγοντας εξαιρετικά αποτελέσματα. Σε αυτή τη διατριβή
εστιάζουμε στη δημιουργία καινοτόμων μοντέλων βαθιάς εκμάθησης, που λαμβάνουν
ως είσοδο, εικόνες μεμονωμένων φωτοβολταϊκών πάνελ που λαμβάνονται, των
οποίων οι βλάβες δεν έχουν σχολιασθεί. Οι εικόνες αυτές είναι εικόνες του υπέρυθρου φάσματος του φωτός. Έχουμε ως στόχο την δημιουργία ενός σχολιασμένου συνόλου δεδομένων, για την εκπαίδευση, την επικύρωση και τον έλεγχο των μοντέλων καθώς και η δημιουργία ενός γενικού συνόλου δεδομένων, μέσω data augmentation, για χρήση σε περαιτέρω ελέγχους. Δεύτερο στόχο αποτελεί η επίτευξη της αποδοτικής εκπαίδευσης 2 διαφορετικών μοντέλων. Το πρώτο μοντέλο εκτελεί δυαδική ανίχνευση σφαλμάτων στην επιφάνειας των ηλιακών πάνελ, που σημαίνει ότι μπορεί να ανιχνεύσει αποτελεσματικά εάν ένα φωτοβολταϊκό πάνελ έχει υποστεί κάποια φθορά ή όχι. Το δεύτερο μοντέλο εξειδικεύεται στην ταξινόμηση πολλαπλών κατηγοριών σφαλμάτων, που σημαίνει ότι μπορεί να ανιχνεύσει, να αναγνωρίσει και να ταξινομήσει το συγκεκριμένο σφάλμα σε ένα πάνελ και, στη συνέχεια, προχωρά στην τοποθέτηση ενός πλαισίου οριοθέτησης πάνω από το σφάλμα, προσδιορίζοντας την ακριβή θέση του στην εικόνα. Σε όλο αυτό το πείραμα, τροποποιούμε τα μοντέλα YOLOv8 και YOLONAS. Κατά την εκπαίδευση του YOLOv8 εκπαιδεύσαμε ένα μοντέλο δυαδικής αναγνώρισης με F1 score ίσο με 93.8% και mAP50-90 score ίσο με 97.7%. Το μοντέλο ταξινόμησης πολλαπλών κατηγοριών, μπορεί να αναγνωρίσει σωστά 8 διαφορετικές κατηγορίες σφαλμάτων επιφάνειας ηλιακών πάνελ, με διαφορετικά ποσοστά επιτυχίας ανάλογα με την εν λόγω κατηγορία σφάλματος (με F1 score ίσο με 64.4% και mAP50-90 score ίσο με 45.3%). Οι προδιαγραφές αυτών των εκπαιδευμένων 8 μοντέλων αναλύονται περαιτέρω σε αυτή τη διατριβή, μαζί με όλη τη διαδικασία και τον πειραματισμό που χρειάστηκε για να φτάσουμε σε αυτό το σημείο. Τα μοντέλα ελέγχθηκαν με την χρήση τμήματος των αρχικών εικόνων αλλά και με εντελώς νέες εικόνες που δημιουργήθηκαν μέσω της τεχνικής data augmentation. Για πρώτη φορά 2 καινοτόμα μοντέλα βαθιάς μάθησης χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό πολλαπλών κλάσεων σφαλμάτων σε φωτοβολταϊκά πάνελ, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για περαιτέρω αποδοτική ανίχνευση σφαλμάτων σε μεγάλα ηλιακά πάρκα
Γεωστατιστική ανάλυση δεδομένων στάθμης υπόγειων υδάτων στο υδατικό διαμέρισμα της Ανατολικής Στερεάς Ελλάδας
No full textΠερίληψη: Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται γεωστατιστική ανάλυση σε δεδομένα στάθμης υπογείων υδάτων στην περιοχή της Ανατολικής Στέρεας Ελλάδας. Η τελική μελέτη γίνεται σε περιοχές μεταλλευτικών δραστηριοτήτων. Οι εκτιμήσεις της χωρικής ανάλυσης είναι ιδιαιτέρως σημαντικές για την πλήρη εικόνα της μεταβλητότητας της στάθμης υπογείων υδάτων στην περιοχή και για την λήψη ενδεχόμενων μέτρων.
Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η χωρική ανάλυση και αξιολόγηση της συμπεριφοράς των υπογείων υδάτων στις μεταλλευτικές περιοχές. Για να επιτευχθεί ο σκοπός κατασκευάζονται χάρτες εκτίμησης της χωρικής μεταβλητότητας της στάθμης των υπογείων υδάτων. Η ανάλυση υλοποιήθηκε σε περιβάλλον MATLAB χρησιμοποιώντας ενενήντα τρείς γεωτρήσεις παρακολούθησης στάθμης υπογείων υδάτων. Η εκτίμηση της στάθμης στην περιοχή μελέτης έγινε με τον γραμμικό εκτιμητή Ordinary kriging ακολουθώντας και υλοποιώντας τα ενδεδειγμένα στάδια γεωστατιστικής ανάλυση: προκαταρκτική ανάλυση δεδομένων, έλεγχος ύπαρξης τάσεων, χωρική συσχέτιση δεδομένων και χωρική εκτίμηση.
Αρχικά για την ποιοτική ανάλυση των δεδομένων εφαρμόστηκε προκαταρκτική ανάλυση των στατιστικών μέτρων και έλεγχος κανονικότητας. Από τον έλεγχο διαπιστώθηκε ότι χρειάζεται μετασχηματισμός των δεδομένων. Για την επίτευξη της κανονικής κατανομής χρησιμοποιείται λογαριθμικός μετασχηματισμός. Στη συνέχεια σχεδιάστηκε το διάγραμμα Voronoi. Επίσης εφαρμόστηκε έλεγχος ύπαρξης τάσεων. Βρέθηκε τάση 1ου βαθμού και κρίθηκε ότι πρέπει να αφαιρεθεί από τα δεδομένα. Έπειτα υπολογίστηκε το εμπειρικό βαριόγραμμα και έγινε προσαρμογή του κατάλληλου θεωρητικού μοντέλου βαριογράμματος. Στο επόμενο βήμα πραγματοποιήθηκαν εκτιμήσεις της στάθμης υπογείων υδάτων στην περιοχή και της αβεβαιότητας των εκτιμήσεων. Τέλος, έγινε η αντιστροφή του λογαριθμικού μετασχηματισμού στην προυπάρχουσα κλίμακα δεδομένων. Οι χάρτες εκτίμησης που προέκυψαν είχαν ικανοποιητική ακρίβεια ώστε συνδυασμένοι με τον χάρτη χρήσεων γης να εξαχθούν χρήσιμα συμπεράσματα. Η επισήμανση των περιοχών μεταλλευτικών δραστηριοτήτων ως ένα από τα κύρια ενδιαφέροντα ενισχύει τη σημασία της μελέτης, καθώς οι εκμεταλλεύσεις μεταλλείων μπορεί να επηρεάσουν σοβαρά την υδρογεωλογική ισορροπία μιας περιοχής. Είναι πιθανό να παρατηρηθούν αλλαγές στη στάθμη υπογείων υδάτων λόγω της εξόρυξης, αποθετικών διαδικασιών, ή ακόμη και ρύπανσης που σχετίζεται με τη μεταλλευτική δραστηριότητα.
Η δομή της διπλωματικής αποτελείται από το 1ο κεφαλαίο στο οποίο αναφέρονται τα χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης, ο σκοπός της διπλωματικής και στοιχεία για τα υπόγεια ύδατα. Το 2ο κεφαλαίο πραγματεύεται το θεωρητικό υπόβαθρο της γεωστατιστικής ανάλυσης. Το 3ο κεφαλαίο παρουσιάζει την επεξεργασία των δεδομένων και περιγράφονται εν συντομία τα αποτελέσματα που προκύπτουν. Στο 4ο κεφαλαίο αναλύονται τα κύρια συμπεράσματα και περιγράφονται προτάσεις για περαιτέρω ερευνά που εστιάζουν στην εξέλιξη της παραπάνω διαδικασίας
Οικονομική λειτουργία πλοίου με χρήση ηλεκτροπρόωσης, μονάδων συμπαραγωγής, ανανεώσιμων πηγών και αποθήκευσης ενέργειας
No full textΔιπλωματική Εργασία που υποβλήθηκε στη σχολή ΗΜΜΥ του Πολ. Κρήτης για την πλήρωση των προϋποθέσεων λήψης προπτυχιακού διπλώματος.Summarization: In this thesis, the optimization of a conventional ship with a cogeneration
unit in terms of engine operation during the voyage is firstly studied. The
"weaknesses" of the conventional propulsion system are identified and a new
system with electric-propulsion, i.e. the propeller is rotated by electric mo-
tors, is counter-proposed. In addition, an energy storage unit with batteries
and an electricity production unit using photovoltaics are introduced into
the system. Finally, various travel scenarios are studied and a comparison
is made between the conventional and the electric powered ship, but also
between the practices used in these scenarios.Περίληψη: Σε αυτή τη διατριβή, εξετάζεται πρώτα η βελτιστοποίηση ενός συμβατικού πλοίου με μονάδα συμπαραγωγής όσον αφορά τη λειτουργία των μονάδων παραγωγής ισχύος κατά το ταξίδι. Αναγνωρίζονται οι "αδυναμίες" του συμβατικού συστήματος προώθησης και προτείνεται ένα νέο υβριδικό σύστημα με ηλεκτρική πρόωση, δηλαδή η προπέλα περιστρέφεται από ηλεκτρικούς κινητήρες. Επιπλέον, εισάγεται στο σύστημα μια μονάδα αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες και μια μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας φωτοβολταϊκά. Τέλος, μελετώνται διάφορα σενάρια ταξιδιού και γίνεται σύγκριση μεταξύ του συμβατικού και του ηλεκτροκίνητου πλοίου, αλλά και μεταξύ των πρακτικών που χρησιμοποιούνται σε αυτά τα σενάρια
Equilibrium equations of a beam in bending under unilateral pressure conditions using P.I.N.N. (Physics Informed Neural Networks)
No full textΠερίληψη: Τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα έχουν χρησιμοποιηθεί για την επίλυση προβλημάτων σε διάφορους εφαρμοσμένους τομείς. Πρόσφατα έχει αναδυθεί μια πολύ ελπιδοφόρα εφαρμογή στην επιστημονική μηχανική μάθηση με την επίλυση μερικών διαφορικών εξισώσεων χρησιμοποιώντας τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, μια προσέγγιση που αναφέρεται συνήθως ως “ physics-informed neural networks “ (PINNs). Οι διαφορικές εξισώσεις παίζουν ένα κρίσιμο ρόλο σε πολλούς τομείς της μηχανικής και της φυσικής , όπως η δυναμική των ρευστών και η δομική μηχανική. Οι μέθοδοι μοντελοποίησης με πεπερασμένα στοιχεία (Finite Element Modeling - FEM) είναι οι τυπικοί επιλυτές που χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία . Σε αυτή την εργασία επιχειρούμε να λύσουμε μερικά προβλήματα δομικής μηχανικής χρησιμοποιώντας την μέθοδο των PINNs αξιολογούμε τα αποτελέσματα με τη βοήθεια αναλυτικών μεθόδων