Α. ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 1. Το αιολικό δυναμικό.Η φύση του ανέμου. Το ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα. Χρονική - χωρική διασπορά του ανέμου και η στατιστική περιγραφή της. Τύρβη, ένταση και φάσματα. Μέτρηση ταχύτητας και κατεύθυνσης του ανέμου. Εκτίμηση του διαθέσιμου και τεχνικά-οικονομικά εκμεταλλεύσιμου αιολικού δυναμικού. 2. Αιολικές μηχανές. Ιστορική αναδρομή. Ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο και στην Ελλάδα. Είδη αιολικών μηχανών. Πλεονεκτήματα- μειονεκτήματα. Σύγχρονες τάσεις: Υπεράκτια αιολικά πάρκα, ανεμογεννήτριες πόλης. 3. Αεροδυναμική των αιολικών μηχανών οριζόντιου άξονα. Η έννοια του «ιδανικού ρευστού». Διατμητικές τάσεις, οριακό στρώμα. Αεροτομές σε 2 και 3 διαστάσεις. Ενεργοποιητής δίσκος και όριο Betz. Θεωρία στοιχείου πτέρυγας. Θεωρία στροβίλων. Αεροδυναμική σχεδίαση: Βέλτιστο προφίλ πτερυγίου και πρόβλεψη των επιδόσεων της αιολικής μηχανής. 4. Αιολικές μηχανές για ηλεκτροπαραγωγή.Διερεύνηση παραμέτρων σχεδίασης: Διάμετρος ρότορα, ταχύτητα περιστροφής, αριθμός πτερυγίων, θέση του ρότορα σε σχέση με τον πύργο, μηχανισμοί ελέγχου ισχύος, μηχανισμοί μετάδοσης, ηλεκτρικές μηχανές. Ενεργειακοί υπολογισμοί, συντελεστής αποδοτικότητας. 5. Αιολικά πάρκα.Κανόνες χωροθέτησης των αιολικών πάρκων. Αλληλεπίδραση μηχανών. Οικονομικά των ανεμογεννητριών. Περιβαλλοντικά οφέλη και προβλήματα. Β. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ 1. Υδροηλεκτρική Ενέργεια. Υδρολογική ανάλυση. Λεκάνες απορροής. Μέτρηση της παροχής. Υπολογισμός του διαθέσιμου υδροδυναμικού. Καμπύλη διάρκειας παροχών. Μεγάλοι-μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί. Σχεδίαση και κατασκευή υδροηλεκτικών: Έργα πολιτικού μηχανικού (έργα υδροληψίας: φράγμα, εξαμμωτής δεξαμενή φόρτισης. Έργα μεταφοράς: αγωγοί, δεξαμενή ανάπλασης, διώρυγα φυγής). Υδροστροβίλοι: Εξισώσεις λειτουργίας και βαθμοί απόδοσης. Τύποι υδροστροβίλων. Αυτοματισμοί λειτουργίας υδροηλεκτρικών σταθμών. Ενεργειακοί υπολογισμοί-διαστασιολόγηση. 2. Ενέργεια από κύματα και ρεύματα. Διαθέσιμο δυναμικό. Τύποι μηχανών. Ενεργειακοί υπολογισμοί-διαστασιολόγηση.

Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει αποκτήσει βασικές γνώσεις πάνω σε θεμελιώδεις έννοιες της: 1. Μηχανικής: Κίνηση σε ευθεία γραμμή και στο επίπεδο, νόμοι του Νεύτωνα, κυκλική κίνηση, έργο και κινητική ενέργεια, διατήρηση της ενέργειας, ορμή και ώθηση, περιστροφική κίνηση, σύνθετη κίνηση, γωνιακή ορμή, στατική ισορροπία, ταλαντώσεις 2. Κυματική: Ορισμός. Ταχύτητα. Μαθηματική έκφραση κύματος. Αρμονικά κύματα: πλάτος, μήκος κύματος, συχνότητα, περίοδος. Διαμήκη-εγκάρσια κύματα. Εφαρμογές: Κύματα σε χορδή, ηχητικά κύματα. Ανάκλαση κυμάτων. Επαλληλία κυμάτων: Στάσιμο κύμα, συμβολή. Φαινόμενο Doppler.

Η Μηχανική Ρευστών αποτελεί ένα σημαντικό επιστημονικό πεδίο στη σύγχρονη επιστήμη και μηχανική. Στα πλαίσια το μαθήματος παρουσιάζονται οι φυσικές αρχές και οι κύριες εφαρμογές της Μηχανικής. Ξεκινώντας με τις γενικές έννοιες και ορισμούς, στη συνέχεια περιγράφονται η στατική των ρευστών, η κινηματική των ρευστών και δυναμική των ρευστών. Παρουσιάζονται οι κινηματικές εξισώσεις των πραγματικών ρευστών και η εξίσωση ενέργειας, η θεωρία οριακού στρώματος και η θεωρία του θερμικού οριακού στρώματος, η τυρβώδης ροή και τα μοντέλα τύρβης.

Η κλασική ηλεκτροδυναμική αποτελεί κλάδο της θεωρητικής φυσικής, που μελετά τις αλληλεπιδράσεις ηλεκτρικών φορτίων και ρευμάτων στα πλαίσια του νευτωνικού μοντέλου. Παρέχει μια εξαιρετική περιγραφή ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων, όταν οι σχετικές κλίμακες μήκους και πεδίων είναι αρκετά μεγάλες, έτσι ώστε να καθίστανται τα κβαντομηχανικά φαινόμενα αμελητέα.

Το παρόν μάθημα αφορά το αντικείμενο της Κλασικής Μηχανικής και απευθύνεται σε φοιτητές των θετικών και εφαρμοσμένων επιστημών. Τα τρία πρώτα κεφάλαια καθώς και το πέμπτο αφορούν στην κίνηση του υλικού σημείου. Ιδιαίτερα στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφεται η κίνηση υλικού σημείου σε μία και σε δύο διαστάσεις ενώ στο δεύτερο γίνεται ποιοτική μελέτη της μονοδιάστατης κίνησης με ιδιαίτερη έμφαση στις γραμμικές ταλαντώσεις του υλικού σημείου. Στο τρίτο κεφάλαιο μελετώνται οι κεντρικές κινήσεις. Τέλος στο πέμπτο εξετάζεται η κίνηση υλικού σημείου ως προς μη αδρανειακό σύστημα αναφοράς και τα συμπεράσματα εφαρμόζονται στην κίνηση υλικού σημείου ως προς την περιστρεφόμενη Γη. Στο τέταρτο κεφάλαιο εξετάζεται η κίνηση συστήματος υλικών σημείων καθώς και σωμάτων με μεταβαλλόμενη μάζα, ενώ στο έκτο κεφάλαιο μελετάται η κίνηση του στερεού σώματος. Τα τρία τελευταία κεφάλαια είναι εισαγωγικά στην Αναλυτική Μηχανική, δηλαδή στην μελέτη της κινήσεως των σωμάτων με την μέθοδο του Lagrange. Ειδικότερα στο έβδομο κεφάλαιο διατυπώνεται η αρχή των δυνατών έργων και η αρχή του D’ Alembert για υλικό σημείο και για σύστημα υλικών σημείων ενώ στα επόμενα δύο εξάγονται οι εξισώσεις του Lagrange και οι κανονικές εξισώσεις, οι οποίες αναφέρονται στην κίνηση υλικού σημείου ή συστήματος υλικών σημείων.