Η παρούσα διπλωματική εργασία κάνει μια σύντομη αναφορά στα θεωρητικά προσομοιώματα εκτίμησης της θλιπτικής αντοχής του αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος (ΑΣΣ), όπως και του συμβατού σκυροδέματος. Το ΑΣΣ είναι ένας τύπος σκυροδέματος που είναι ικανός να ρέει στους ξυλότυπους, χωρίς να παρουσιάζει διαχωρισμό, και μπορεί να πληρώσει ομοιόμορφα και πλήρως κάθε σημείο του ξυλότυπου ρέοντας αποκλειστικά και μόνο λόγω του ίδιου βάρους του, χωρίς καμία ανάγκη δόνησης ή κατανάλωσης άλλου είδους ενέργειας. Η διαδικασία για την εκτίμηση της αντοχής του σκυροδέματος γίνεται με τη χρήση της μεθόδου της ωριμότητας. Παρουσιάζονται, επίσης, κάποια εργαστηριακά αποτελέσματα προσδιορισμού τιμών αντοχής συγκεκριμένων μιγμάτων από σκυρόδεμα, τα οποία υπολογίστηκαν με τη χρήση της μεθόδου αυτής. / About ssr concrete characteristics. Estimating the strength of ssr concrete using the maturity method. There is also an attempt in the laboratory of estimating strength of different mixtures of concrete

- / -

- / -

- / -

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η εξέταση των προτεινόμενων συστημάτων γείωσης για ανεμογεννήτριες σύμφωνα με την IEC και η προσομοίωση με Matlab της συμπεριφοράς τους σε πλήγμα κεραυνού στην κατασκευή μέσω της μεθόδου FDTD. Στο πρώτο κεφάλαιο αναπτύσσεται σύντομα το φαινόμενο του κεραυνού και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Στη συνέχεια δίνονται στοιχεία για την αιολική ενέργεια και την εκμετάλλευσή της στον κόσμο και στην Ελλάδα. Επίσης αναλύονται τα βασικά μέρη και η λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται η αντικεραυνική προστασία ανεμογεννητριών όπως προτείνεται στο διεθνές πρότυπο IEC-61024 και η διαδικασία αξιολόγησης της επικινδυνότητας μιας τέτοιας κατασκευής. Δίνονται οι βασικοί ορισμοί για συστήματα γείωσης. Διεξοδικότερα εξετάζονται οι δύο τύποι συστημάτων γείωσης για ανεμογεννήτριες, σύμφωνα πάντα με την IEC. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται η μέθοδος FDTD (Finite Difference Time Domain ) και ο αλγόριθμος του Yee. Η καινοτομία του αλγορίθμου αυτού ήταν η γεωμετρική απεικόνιση για τη δειγματοληψία των τιμών του ηλεκτρικού και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου η οποία αντιπροσωπεύει τις ολοκληρωτικές και τις διαφορικές μορφές των εξισώσεων του Maxwell. Για την προσομοίωση χρησιμοποιήθηκε επίσης η μέθοδος λεπτού αγωγού (thin wire) η οποία επιτρέπει την ακριβή μοντελοποίηση ενός λεπτού αγωγού(όπου λεπτός αγωγός ορίζεται ως αγώγιμο καλώδιο η ακτίνα του οποίου είναι μικρότερη από το μέγεθος του κελιού που χρησιμοποιεί η FDTD) και περιγράφεται στη συνέχεια του κεφαλαίου. Στο τέταρτο κεφάλαιο εξετάζουμε δυο προτεινόμενες διατάξεις γείωσης σύμφωνα με το πρότυπο της IEC. Εξηγείται αναλυτικά πως υλοποιήθηκε ο αλγόριθμος FDTD στο Matlab και αναφέρονται οι παραδοχές που έγιναν για τη σύγκλιση της μεθόδου .Παρουσιάζεται με γραφική απεικόνιση από το MAtlab η μοντελοποίηση του χώρου για τις 2 διατάξεις. Μελετάμε την αύξηση δυναμικού ,την βηματική τάση και την μεταβατική αντίσταση για τη διάταξη τύπου Α με ένα κάθετο ηλεκτρόδιο . Εξετάζουμε πως επηρεάζει τα παραπάνω μεγέθη η μεταβολή του βάθους του ηλεκτροδίου και πως μεταβάλλονται σε διαφορετικούς τύπους εδαφών. Ακόμα εξετάζουμε την συμπεριφορά ενός συστήματος γείωσης για τη διάταξη τύπου Β με ένα οριζόντιο δακτύλιο και τέσσερα κάθετα ηλεκτρόδια συγκριτικά με τη διάταξη Α. Στο τελευταίο κεφάλαιο σχολιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων και γίνεται σύγκριση των δύο προτεινόμενων διατάξεων γείωσης από την IEC. Συνοψίζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της μεθόδου FDTD για προσομοίωση συμπεριφοράς συστημάτων γείωσης σε πλήγμα κεραυνού. Επίσης προτείνονται διαφορετικές προσεγγίσεις στην υλοποίηση της μεθόδου για την αντιμετώπιση των μειονεκτημάτων. / The subject of this essay is the analysis of the suggested by IEC grounding systems for wind turbines and the simulation of these systems using the FDTD method .The software used for the simulations was MATLAB. First chapter is a brief but essential theoretical approach on the lightning phenomenon. Moreover facts and figures are given for renewable energy and particularly wind power in Greece and worldwide. Furthermore the components and the function of a wind turbine are analyzed. The second chapter is a thorough study of the lightning protection systems for wind turbines as suggested by the international standard IEC-61204.The standard defines the risk assessment process of a wind turbine. The components of grounding systems are introduced and the two types of grounding systems for wind turbines according to IEC are analyzed. FDTD (Finite Difference Time Domain) method is analyzed in the third chapter along with Yee’s algorithm. The novelty of this method is the geometrical representation of the electrical and magnetic fields and the equations of Maxwell. The thin wire method was also used for the simulation in order to model precisely the conductors (as thin wire we define a wire with radius smaller than the cell used in the FDTD) and is described in this chapter. Along with writing this essay various grounding systems were simulated with MATLAB. In the forth chapter some brief comments about the development of the simulation are stated along with the description of the FTDT algorithm implementation. We study the potential rise, the step voltage and the transient resistance for the two types of grounding systems suggested by IEC and we observe how the depth of the rods and the resistivity of the soil affect them. In addition to that we also examine some variations of the two types of grounding systems in order to conclude to the optimal grounding system for a wind turbine. In the last chapter results are examined and conclusion are extracted and presented. The suggested by the IEC grounding systems are compared. Further optimizations of the simulation process are discussed leading to possible, future improvement. The advantages and disadvantages of the FTDT method for simulation of grounding systems after a lightning are presented.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη μεθόδων διαφορισμού και πολύπλεξης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στα ασύρματα δίκτυα επικοινωνιών. Αρχικά, γίνεται μια ανασκόπηση της βασικής θεωρίας με τη ντετερμινιστική και στοχαστική μοντελοποίηση του ασύρματου τηλεπικοινωνιακού καναλιού. Αφού παρουσιάζονται οι βασικές τεχνικές διαμόρφωσης, ακολουθεί η σύγκριση του καναλιού Λευκού Προσθετικού Γκαουσιανού Θορύβου (AWGN) με το κανάλι επίπεδων διαλείψεων (flat fading) Rayleigh. Στη συνέχεια, μελετάται ο διαφορισμός στο χώρο με χρήση πολλαπλών κεραιών στον πομπό ή/και στο δέκτη και παρουσιάζονται βασικές τεχνικές μετάδοσης και ανίχνευσης. Ξεκινώντας από συστήματα SIMO και MISO με διαφορισμό μόνο στο δέκτη και στον πομπό, αντίστοιχα, καταλήγουμε στο σύστημα MIMO που εμφανίζει το μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Τέλος, τα θεωρητικά αποτελέσματα που προκύπτουν επαληθεύονται με τη χρήση προσομοιώσεων, για τις οποίες εφαρμόζεται η τεχνική σημαίνουσας δειγματοληψίας (Importance Sampling). / The main goal of this diploma thesis is the study of diversity and multiplexing techniques which are employed in wireless communication systems. First of all, the deterministic and stochastic model of the wireless channel are introduced. After the presentation of the basic modulation techniques, the Additive White Gaussian Noise (AWGN) channel is compared with the Flat Fading Rayleigh channel. Space diversity aims at improving the performance of wireless systems in fading environments. More precisely, basic transmission and detection techniques are analyzed for systems with multiple antennas at the transmitter or/and the receiver. Beginning from SIMO and MISO systems the thesis concludes with the study of MIMO systems which are the most interesting. Finally, the theoretical results are confirmed with simulations developed with a fast simulation method called importance sampling.

Στην εργασία αυτή πραγματοποιείται μελέτη και εφαρμογή της μεθόδου ανάλυσης ανεξάρτητων συνιστωσών. Αφού παρουσιαστούν οι τεχνικές της μεθόδου και τα μαθηματικά μοντέλα που χρησιμοποιεί εξετάζεται η εξαγωγή ερμηνεύσιμων σημάτων που αντιστοιχούν στον καρδιακό ρυθμό και την αναπνοή. Ο κύριος αλγόριθμος που χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό των σημάτων είναι ο FastICA. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη της μεθόδου Bootstrap στα πλαίσια συμπλήρωσης των ελλείψεων της DEA, κατά τον υπολογισμό της τεχνικής αποτελεσματικότητας διαφόρων μονάδων λήψης αποφάσεων. Πιο συγκεκριμένα θα μελετηθεί η Bootstrap ως μέσο για τον υπολογισμό της μεροληψίας, και διαστημάτων εμπιστοσύνης των efficiency scores που προκύπτουν από την χρήση της DEA. Όπως θα φανεί, η DEA, ως μία εφαρμογή του γραμμικού προγραμματισμού, αποτελεί μία μη παραμετρική μέθοδο υπολογισμού της τεχνικής αποτελεσματικότητας και χαρακτηρίζεται από το μειονέκτημα της έλλειψης στατιστικών μεγεθών καθώς και την αδυναμία να ξεχωρίσει τον θόρυβο από την αναποτελεσματικότητα. Η Bootstrap από την άλλη, αποτελεί μία επαναληπτική εφαρμογή της DEA, η οποία καλείται να δώσει λύση στα παραπάνω προβλήματα. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι να ελέγξει τον βαθμό στον οποίο η Bootstrap καταφέρνει να εκπληρώσει αυτή την αποστολή. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται πραγματικά δεδομένα που αφορούν ιχθυοκαλλιέργειες που δραστηριοποιούνται στην ελληνική επικράτεια, ενώ οι υπολογισμοί γίνονται μέσω των προγραμμάτων DEAP και PIM – DEA v2.0. / The present diplomatic essay treats the study of Bootstrap method within the bounds of completion of DEA deficiencies during the estimation of technical efficiency of several decision-making units. More precisely it will be scrutinized bootstrap as a mean of estimating biasness and the confidence intervals of the efficiency scores, which arise from the use of DEA. As it will be come clear, DEA as an implementation of linear programming, constitutes a non-parametric method of estimating technical efficiency and is characterized by the drawback of non-distinguishing the noise by the inefficiency. On the other hand, bootstrap constitutes a repetitive implementation of DEA, which is assigned to give a solution to the above questions. The purpose of this essay is to verify the degree in which bootstrap completes this mission. For this reason there are used real data, which concern fish farms that are placed in Greek territory while, the calculations are executed through the programs DEAP and PIM – DEA V2.0

- / -

Το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO) ανήκει στην κατηγορία των διάφανων αγώγιμων οξειδίων και θεωρείται ως το ανόργανο υλικό που επιδεικνύει τη μεγαλύτερη ποικιλία χαμηλοδιάστατων νανοδομών. Νανοδομές διαφόρων μορφολογιών του ZnO αναπτύσσονται με πλήθος μεθόδων – με κυριότερες την αέρια μεταφορά σε υψηλή θερμοκρασία (VLS) και τη χημεία διαλυμάτων – και παρουσιάζουν μεγάλο εύρος πιθανών εφαρμογών σε τομείς όπως η οπτική, η οπτικοηλεκτρονική, οι αισθητήρες, η παραγωγή ενέργειας, οι βιοϊατρικές επιστήμες, κ.α. Παρά τη συστηματική έρευνα σχετικά με την ανάπτυξη των νανοδομών αυτών για πάνω από μια δεκαετία, η καθιέρωση μιας πειραματικής μεθοδολογίας ικανής να παρέχει με επαναλήψιμο τρόπο συγκεκριμένες μορφολογίες νανοδομών του ZnO είναι ακόμα ένα ανοικτό ερώτημα. Αυτό αποτελεί και μια από τις τρέχουσες ερευνητικές προκλήσεις αφού οι παραγόμενες μορφολογίες χαρακτηρίζονται από διαφορετικές φυσικές ιδιότητες ενώ είναι αρκετά ευαίσθητες σε μικρές μεταβολές των πειραματικών συνθηκών. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η συστηματική μελέτη του ρόλου διαφόρων παραμέτρων της σύνθεσης στα μορφολογικά χαρακτηριστικά και τις οπτικές ιδιότητες των νανοδομών του ZnO. Η ανάπτυξη των νανοδομών πραγματοποιήθηκε τόσο με αέρια μεταφορά σε υψηλή θερμοκρασία (VLS) όσο και με τη μέθοδο της κρυστάλλωσης σε υδατικά διαλύματα (CBD). Σκοπός είναι να κατανοηθεί πως συγκεκριμένες παράμετροι επηρεάζουν τη μορφολογία των νανοδομών, το μέγεθος, τις κατανομές των διαμέτρων των μονοδιάστατων νανονημάτων και τον προσανατολισμό αυτών στο υπόστρωμα. Στην πρώτη περίπτωση δόθηκε έμφαση στο ρόλο του πάχους του υμενίου του καταλύτη (Au), αλλά και στον τρόπο ανόπτησης αυτού ώστε να δημιουργηθεί η κατάλληλη μορφολογία του καταλύτη η οποία μέσω της ανάπτυξης με τη μέθοδο VLS επηρεάζει κατ’ επέκταση και τη μορφολογία των νανοδομών του ZnO. Έτσι, επιχρυσωμένα υποστρώματα πυριτίου (Si) με πάχος καταλύτη (h) από 2 nm έως 15 nm χρησιμοποιήθηκαν μετά από ανόπτησή τους σε διάφορες θερμοκρασίες και για διαφορετικούς χρόνους για την ανάπτυξη νανονημάτων ZnO. Διαπιστώθηκε ότι για πολύ λεπτά υμένια Au (h ≤ 3 nm) δημιουργούνται σφαιρικά νανοσωματίδια χρυσού και ο χρόνος ανόπτησης δεν επηρεάζει τη μορφολογία και την κατανομή μεγεθών. Για παχύτερα υμένια (h ≥ 5 nm), ανόπτηση για σύντομο χρόνο δεν επαρκεί για την ανάπτυξη νανοσωματιδίων αντίστοιχα με αυτά των λεπτών υμενίων. Στην περίπτωση αυτή, η αύξηση του χρόνου ανόπτησης ή/και αύξηση της θερμοκρασίας ανόπτησης είναι επιβεβλημένη για την ελάττωση του μέσου μεγέθους. Εν γένει, ανόπτηση σε χαμηλότερη θερμοκρασία (400 °C) για μεγάλο χρονικό διάστημα (30 λεπτά) μετατρέπει τα υμένια του Au σε νανοσωματίδια με ευρείες κατανομές μεγεθών και υψηλές μέσες τιμές. Η ανάπτυξη νανονημάτων ZnO εξαρτάται από το μέσο μέγεθος των νανοσωματιδίων του Au. Η ανάπτυξη παρεμποδίζεται στα μεγάλα μεγέθη νανοσωματιδίων Au αφού ο υπερκορεσμός τους με Zn και O είναι αργός. Ως εκ τούτου, για τα υμένια Au με πάχος μεγαλύτερο από ~10 nm η ανάπτυξη νανονημάτων του ZnO είναι εξαιρετικά περιορισμένη. Στη δεύτερη περίπτωση, εξετάστηκε διεξοδικά ένα πλήθος παραμέτρων όπως η συγκέντρωση των αντιδρώντων στο διάλυμα, η παρουσία οργανικών ενώσεων για τον έλεγχο της διαμέτρου, οι ιδιότητες του πρόδρομου υμενίου κρυστάλλωσης στο υπόστρωμα, ο χρόνος κρυστάλλωσης, κ.α. Γυάλινα αγώγιμα υποστρώματα (FTO) στα οποία είχε εναποτεθεί πρόδρομο υμένιο πυρηνοποίησης, χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή την περίπτωση για την ανάπτυξη νανονημάτων. Καλά προσανατολισμένες δομές κάθετες στο υπόστρωμα με διάμετρο ~30 nm και μήκος μέχρι ~7 μm δημιουργήθηκαν με χρήση 0.04 Μ ZnAc, 0.02 M HMTA, 0.16 M PEI και 0.04 M NH4OH σε υδατικό διάλυμα στους 95 οC. H χρονική διάρκεια των πειραμάτων κυμάνθηκε στο διάστημα 1 – 24 h. Η τιμή του pH του διαλύματος ήταν περίπου 7. Ο προσανατολισμός των νανοδομών χειροτέρευε με αύξηση του μήκους τους καθώς κάμπτονταν και ενώνονταν με τα γειτονικά τους. Επομένως, για την βελτίωση της δομής τους βρέθηκε ότι είναι απαραίτητη η ανανέωση του διαλύματος κάθε ~2.30 h. Οι παραχθείσες νανοδομές εξετάστηκαν με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και περίθλαση ακτίνων – Χ (XRD). Για την μελέτη των ατελειών στους κρυστάλλους του ZnO χρησιμοποιήθηκε η φασματοσκοπία Raman και η φασματοσκοπία φωτοφωταύγειας (Photoluminescence). Με την φασματοσκοπία Raman μελετήθηκαν οι τρόποι δόνησης των μορίων του υλικού, ενώ με τη φασματοσκοπία φωτοφωταύγειας η ύπαρξη ατελειών στον κρύσταλλο, όπως έλλειψη οξυγόνου, αντικατάσταση ψευδαργύρου με οξυγόνο, κλπ. / Zinc oxide (ZnO) is one of the most important low dimensional semiconducting oxides owing to the amazing variety of the nanostructures it can form by means of various synthesis routes. The most important methods are the vapor deposition and the chemical bath deposition. ZnO nanostructures have attracted considerable attention in view of several applications they encounter such as optics – optoelectronics, sensors, energy production, biomedical sciences, etc. Despite systematic research concerning the rational growth of ZnO nanostructures for over a decade, the establishment of an experimental methodology capable of providing specific morphologies of ZnO nanostructures in a reproducible way is still an open question. This is also one of the current research challenges because the resulting morphologies are characterized by different physical properties and are quite sensitive to small changes in experimental conditions. The current work is aimed at providing a systematic study of the role of various growth parameters on the morphological features and the optical properties of ZnO nanostructures. Growth was achieved by catalyst-assisted (Au) vapor transport at high temperature (VLS) and by solution chemistry (CBD). It is important to gain understanding about how certain parameters affect the morphology of the nanostructures, the size distributions of the diameters and their orientation relative to the substrate. High temperature evaporation methods, such as the vapor-liquid-solid mechanism, have been exploited for the controlled growth of ZnO nanostructures on various substrates. While Au is the most frequently used catalyst for growing ZnO nanowires, its morphological features on the substrate, which determine the size and shape of the nanostructures grown, are not yet methodically explored. In the current work, we investigated the details of thermal dewetting of Au films into nanoparticles on Si substrates. Au films of various thicknesses, h, ranging from 2 to 15 nm, were annealed under slow and fast rates at various temperatures and the morphological details of the nanoparticles formed were investigated. The vapor-liquid-solid method was employed to investigate the role of the Au nanoparticles on the growth details of ZnO nanowires. Efficient and high throughput growth of ZnO nanowires, for a given growth time, is realized in cases of thin Au films, i.e. when the thickness is lower than 10 nm. In the second case, the influence of a number of parameters such as the thickness of the seed layer, the reactants concentration, the existence of organic compounds, the growth time, etc. on the growth of ZnO nanowires on conducting glass substrates (FTO) was examined. After parameter optimization it was found that ZnO nanowires grown have excellent orientation, perpendicular to the substrate, while their diameter and length were found to be ~30 nm and ~7 μm, respectively. The best growth conditions were achieved using 0.04 Μ ZnAc, 0.02 M HMTA, 0.16 M PEI and 0.04 M NH4OH. The reaction temperature was kept at 95 οC for 1 h to 24 h. The pH value was ~ 7. The alignment of ZnO nanowires deteriorates when their length increases; therefore neighboring nanowires bend forming bundles. This shortcoming has been overcome by employing the renewal of the solution every 2.30 h. The structure of ZnO nanowires was investigated by X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Raman scattering was used to study defects of ZnO nanostructures. New Raman modes, in comparison to the bulk crystal, have been assigned to finite size effects and phonon confinement in the nanostructures. Photoluminescence spectroscopy provides evidence for the type of the defects such as oxygen vacancies, zinc interstitials etc.