Η θερμοδυναμική ανάλυση του κύκλου Brayton υποδεικνύει ότι η θερμική απόδοση και το ειδικό έργο εξόδου ενός αεριοστρόβιλου μπορούν να βελτιωθούν με την αύξηση της θερμοκρασίας εισόδου των αεριών της καύσης στον στρόβιλο. Επιπλέον, οι αυξημένες θερμοκρασίες εισόδου στον στρόβιλο συνοδεύονται και από μείωση της κατανάλωσης καυσίμου, ενώ σε αεροπορικές εφαρμογές οι υψηλότερες θερμοκρασίες έχουν ώς αποτέλεσμα την αύξηση της ώσης του κινητήρα. Δυστυχώς όμως, οι υψηλές αυτές θερμοκρασίες θέτουν σε κίνδυνο την ακεραιότητα των εξαρτημάτων του στροβίλου υψηλής πίεσης και ειδικότερα τα πτερύγια (blades) του στροβίλου και το δάπεδο (endwall) στο οποίο τα πτερύγια αυτά είναι προσκολλημένα. Στους μοντέρνους κινητήρες, η θερμοκρασία εισόδου στον στρόβιλο μπορεί να φτάνει και στα επίπεδα των 1900Κ, θερμοκρασία η οποία υπερβαίνει το σημείο τήξης των υλικών από τα οποία είναι κατασκευασμένα τα εξαρτήματα του στροβίλου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα εξαρτήματα του στροβίλου να λειτουργούν σε πολύ σκληρότερο περιβάλλον απ' ότι στο παρελθόν. Η διατήρηση επαρκούς διάρκειας ζωής στις υψηλές αυτές θερμοκρασίες απαιτεί την ανάπτυξη νέων υλικών κατασκευής και αποτελεσματικών μεθόδων ψύξης για τα εξαρτήματα του στροβίλου. Για την αντιμετώπιση και την αποφυγή της αστοχίας των πτερυγίων (blades) και των δάπεδων (endwall) των πτερυγικών διακένων στους στροβίλους, η μέθοδος του "film cooling" έχει ενσωματωθεί στον σχεδιασμό τους. Κατά την διεργασία της ψύξης των εξαρτημάτων με την μέθοδο αυτή, ψυχρός αέρας αφαιμάσσεται από το στάδιο του συμπιεστή, διοχετεύεται μέσω εσωτερικών θαλάμων του κινητήρα στα εξαρτήματα του στροβίλου και εγχέεται μέσω διακριτών οπών στα τοιχώματα των πτερυγίων και των δαπεδικών τοιχωμάτων. Μετά την έξοδο του από τις οπές, ο ψυκτικός αέρας σχηματίζει ένα λεπτό, προστατευτικό στρώμα-φιλμ μεταξύ των θερμών αερίων της καύσης και της μεταλλικής επιφάνειας των εξαρτημάτων. Μια εκ των κρίσιμων περιοχών οι οποίες υποβάλλονται σε αυξημένους ρυθμούς μετάδοσης θερμότητας είναι και η περιοχή γύρω από την περιφέρεια σύνδεσης των πτερυγίων (blades) με τα δάπεδα (endwalls) του στροβίλου. Η περιοχή αυτή κυριαρχείται από την παρουσία ισχυρών τρισδιάστατων δευτερογενών ροών (γνωστές και ώς junction flows) οι οποίες προκαλούν αύξηση των τοπικών ρυθμών μετάδοσης θερμότητας στην περιοχή της τάξης του 350%. Επιπλέον, οι ροές αυτές, εμποδίζουν την διείσδυση ψυκτικού ρευστού στην προβληματική περιοχή εκτοπίζοντας το μακριά από την επιφάνεια του δαπέδου πριν αυτό προλάβει να παράσχει ικανοποιητική ψύξη. Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής, είναι η μελέτη, ανάπτυξη και δοκιμή (τόσο πειραματικά όσο και υπολογιστικά) μιας πρωτότυπης γεωμετρίας ψύξης (με την μέθοδο του film cooling), για την αποτελεσματική αντιμετώπιση του προβλήματος της υπερθέρμανσης της περιοχής σύνδεσης του πτερυγίου – δαπέδου κυρίως γύρω από το επίπεδο του χείλους προσβολής. Το κύριο χαρακτηριστικό της πρωτότυπης μεθόδου έγχυσης είναι ότι το ψυκτικό εκχέεται κατά τέτοιο τρόπο έτσι ώστε οι ροϊκές γραμμές του ψυκτικού να υποβοηθούνται από την περιστροφική κίνηση των τοπικών τρισδιάστατων ροών. Η πολυπλοκότητα του προβλήματος ψύξης της συγκεκριμένης περιοχής προκύπτει από δύο στοιχεία. Πρώτον, όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, η ροή στην περιοχή σύνδεσης κοντά στο τοίχωμα χαρακτηρίζεται από πολύπλοκη τρισδιάστατη δομή. Δεύτερον, το πρόβλημα χαρακτηρίζεται από τρείς θερμοκρασίες: την θερμοκρασία της κύριας ροής, την θερμοκρασία του τοιχώματος και την θερμοκρασία του ψυκτικού αέρα. Για την πλήρη διερεύνηση των χαρακτηριστικών της προτεινόμενης μεθόδου ψύξης η εργασία περιλαμβάνει τόσο πειραματικό όσο και υπολογιστικό σκέλος: Υπολογιστικό Σκέλος (Computational part): Ο επιτυχής σχεδιασμός μιας πιθανής γεωμετρίας ψύξης για την συγκεκριμένη περιοχή του δαπέδου (endwall) απαιτεί την γνώση και κατανόηση της τοπικής ροής μέσα στην οποία το τζετ του ψυκτικού πρόκειται να εισέλθει. Επιπλέον, είναι σημαντική η κατανόηση της αλληλεπίδρασης που αναμένεται μεταξύ του ψυκτικού αέρα με την τοπική τρισδιάστατη ροή. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (Computational Fluid Dynamics) για την πρόβλεψη του σχετικού τρισδιάστατου βασικού πεδίου ροής στην περιοχή σύνδεσης του πτερυγίου (blade) - δαπέδου (endwall). Έγιναν προσομοιώσεις τόσο για την βασική γεωμετρία απουσία έγχυσης (οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν ως πεδίο αναφοράς) όσο και προσομοιώσεις παρουσία της πρωτότυπης έγχυσης οι οποίες αφορούσαν την επίδραση διαφόρων παραμέτρων στην αποτελεσματικότητα της ψύξης της προβληματικής περιοχής. Στις προσομοιώσεις υιοθετήθηκε η εξής θερμοκρασιακή κατανομή: Θερμό δάπεδο (endwall) - Θερμότερη κύρια ροή (mainstream) - Ψυχρός αέρας έγχυσης, η οποία είναι και αντίστοιχη με αυτήν που εμφανίζεται σε πραγματικές εφαρμογές. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων βοήθησαν στην κατανόηση του ροϊκού πεδίου στην περιοχή σύνδεσης τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά σε ότι αφορά τα σχετικά μεγέθη των ροϊκών δομών και των αεροδυναμικών χαρακτηριστικών τις περιοχής. Αυτό είχε ώς αποτέλεσμα τον αποτελεσματικό σχεδιασμό της πρωτότυπης γεωμετρίας έγχυσης. Επιπλέον, οι υπολογιστικές προβλέψεις ήταν πολύ βοηθητικές προς την κατεύθυνση κατανόησης και ερμηνείας των πειραματικών αποτελεσμάτων, αφού παρείχαν την δυνατότητα συσχέτισης της προκύπτουσας κατανομής της θερμοκρασίας στο δάπεδο (endwall) με τις τοπικές τρισδιάστατες ροές. Πειραματικό Σκέλος (Experimental part): Για την πειραματική διερεύνηση της αποτελεσματικότητας της προτεινόμενης μεθόδου ψύξης, χρησιμοποιήθηκε μια νέα τεχνική η οποία αναπτύχθηκε ως μέρος της παρούσας εργασίας, υιοθετώντας θερμοκρασιακή κατανομή αντίστροφη από αυτήν που χρησιμοποιήθηκε για τις υπολογιστικές προβλέψεις, π.χ. Ψυχρή κύρια ροή (mainstream) - Θερμό πλαϊνό τοίχωμα (endwall) - Θερμότερος αέρας έγχυσης. Χρησιμοποιώντας την μέθοδο αυτή και με την χρήση υπέρυθρης θερμογραφίας (infrared thermography), ποσοτικοποιείται η αποτελεσματικότητα στην ψύξη του πλαϊνού τοιχώματος και προσδιορίζεται η περιοχή στην οποία η ψύξη είναι αποτελεσματική. Επιπλέον της ποιοτικής και ποσοτικής αποτίμησης της αποτελεσματικότητας της ψύξης, ήταν αναγκαίες αεροδυναμικές μετρήσεις για τον καθορισμό του αεροδυναμικού κόστους της προτεινόμενης μεθόδου ψύξης. Οι μετρήσεις αυτές, δίνουν μια ένδειξη του κατά πόσον η μέθοδος επηρεάζει την μεγέθυνση και ένταση των δευτερογενών ροών (π.χ. δίνη διακένου (passage vortex)) στην περιοχή κατάντη της ζώνης αλληλεπίδρασης του ψυκτικού τζετ με την τοπική τρισδιάστατη ροή. / The thermodynamic analysis of the Brayton cycle designates that the thermal efficiency and the specific work output of a Gas Turbine can be improved by increasing the Turbine Inlet Temperatures. Furthermore, increment of the turbine inlet temperatures also results into lower fuel consumption rates, while, if the gas turbine is meant for propulsion purposes, increment of the turbine inlet temperatures also results into increased engine thrust. Unfortunately, these high gas temperatures jeopardize the integrity of the high pressure turbine components and more particular, the turbine blades and the endwall on which the blades are attached. In modern turbines, the turbine inlet temperature may reach the level of 1900K, exceeding by far the melting temperature of the metal walls. As a result, the turbine components operate at much harsher environments than in the past. Maintaining adequate life in these high temperatures requires the development of new materials and manufacturing processes, as well as efficient cooling methods for the components of the turbine. In order to address and avoid the failure of the blades and endwall of a turbine cascade, the method of "film cooling" has been incorporated as part of the components design process. In the latter method, air is bled from the compressor stage, passed through internal chambers of the engine to the turbine components and is injected through discrete holes in the walls of the blades and the endwall, forming a thin protective layer film between the hot combustion gases and the metal surfaces of the parts. A critical region that is subjected into increased thermal stresses is the area around the leading edge - endwall juncture, which is inherently dominated by the presence of strong three dimensional secondary flows (also known as juncture flows) responsible for the increment of the local heat transfer rates to the order of 350%. Moreover, these flows, prevent the penetration of the fluid in the problematic area, displacing the coolant mass flux away from the surface of the endwall before providing adequate cooling. The subject of the current thesis, is the design, development and testing (both experimental and computational) of a prototype cooling scheme (with the method of film cooling), in order to effectively address the endwall overheating problem around the leading edge - endwall juncture, especially around the stagnation plane area. The main feature of the novel injection method is that the coolant air is ejected in such a way that the cooling effectiveness in the area is assisted by the rotational sense of local three-dimensional flows. The complexity of film cooling for the problematic area arises from two facts. Firstly, as mentioned previously the flow around the leading edge junction is characterized by complex three dimensional flows. Secondly, the problem is characterized by three temperatures: the temperature of the main flow, the endwall temperature and the temperature of the coolant air. In order to fully investigate the features and characteristics of the proposed cooling method, the work of the current thesis includes both, an experimental and a computational part: Computational part: The successful design of a possible cooling scheme for the particular region of the endwall requires the knowledge and understanding of local flow in which the coolant jet is to be entrained. Furthermore, it is important to understand the expected interaction between the coolant air and the local three-dimensional flow. For this purpose, the method of Computational Fluid Dynamics was employed for predicting the relevant three-dimensional flow field around the blade-endwall junction area. Simulations were made for both, the basic geometry in the absence of any coolant injection (which were used as a reference point) and simulations during the employment of the proposed coolant injection method which concerned the effect of various parameters on the cooling efficiency of the problematic area. For the simulations, the following temperature step was adopted: Warm endwall - Warmer main flow (mainstream) - Cold air injection, which is similar to that seen in real applications. The CFD predictions were very helpful towards understanding the relevant flow field in the junction area, both qualitatively and quantitatively in terms of the relative magnitudes of the flow structures and the aerodynamic characteristics of the flow in the region. Experimental part: For the experimental investigation regarding the effectiveness of the proposed cooling method, a new experimental technique was employed which was developed as part of the current thesis. In the latter technique, a reversed temperature step is adopted (when compared to the relevant temperature step adopted for the numerical simulations), e.g. Cold main flow (mainstream) - Warm endwall - Warmer air injection. Along with the use of infrared thermography, the endwall film cooling effectiveness is quantified and the region that the injection is effective is determined. In addition to the qualitative and quantitative evaluation of the cooling effectiveness, extensive aerodynamic measurements were necessary in order to evaluate the aerodynamic costs of the proposed cooling method. These measurements provide an indication of whether the cooling process affects the growth and intensity of secondary flows (e.g. passage vortex) in the region downstream of the coolant jet-local three-dimensional flow interaction.

Στην παρούσα διατριβή αναπτύσσεται η γραμμικοποιημένη μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών. Η μέθοδος αυτή αποτελεί νέα αριθμητική τεχνική επιλύσεως των διαφορικών εξισώσεων δευτέρας τάξεως, κανονικών και με μερικές παραγώγους και εφαρμόζεται σε εσωτερικές και εξωτερικές ροές. Συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή στις μεθόδους διακριτοποιήσεως μιας διαφορικής εξισώσεως και στον τρόπο επίλυσης ενός γραμμικού συστήματος αλγεβρικών εξισώσεων. Στο δεύτερο κεφάλαιο εκτίθεται η μέθοδος των Allen και Southwell για τη λύση της εξισώσεως της στροβιλότητας προκειμένου περί δισδιάστατης ροής και η τροποποίηση και βελτίωση της μεθόδου από τον Dennis. Εν συνεχεία περιγράφεται η περαιτέρω βελτίωση της μεθόδου, διά της οποίας ο πίνακας του συστήματος των συντελεστών των αγνώστων καθίσταται διαγωνίως υπέρτερος. Στο τρίτο κεφάλαιο η βελτιωμένη μέθοδος επεκτείνεται στις τρεις διαστάσεις με μεταβλητούς συντελεστές και εφαρμόζεται στην λύση αντιστοίχου προβλήματος ροής ιδανικού ρευστού εντός σωλήνα. Στο τέταρτο κεφάλαιο η παρούσα μέθοδος γενικεύεται μεταβλητούς συντελεστές. Στο πέμπτο κεφάλαιο επιλύεται η εξίσωση της στροβιλότητας στις τρεις διαστάσεις σε σύστημα κυλινδρικών συντεταγμένων και ο αλγόριθμος εφαρμόζεται στο πρόβλημα του von Kármán. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο εξετάζεται η περίπτωση της αριθμητικής εξομοίωσης στροβίλων Taylor προκειμένου περί ροής ιξώδους ρευστού, το οποίο περιέχεται εντός σφαιρικού κελύφους, η δε κίνηση του ρευστού προκαλείται από την διαφορική περιστροφή των δύο σφαιρών γύρω από την κοινή διάμετρό τους. / In the present dissertation a numerical technique is developed on the solution of ordinary and/or partial differential equations of second order with variable coefficients. In particular, in the first chapter we make a general introduction to the discretisation methods and to the methods of solution of a linear system of algebraic equations. In the second chapter the method of Allen and Southwell on the solution of the vorticity equation in two dimensional flow is presented as well as its modification and improvement by Dennis. The contribution of the present work is on the further improvement of the previous method, such that the matrix of the coefficients of the unknowns becomes diagonally dominant and its extension to three dimensional problems. The consecutive steps of the method (Linearized Finite Difference Method, LFDM) are worked out on the ordinary differential equation with variable coefficients. Next, the method is applied to the solution of two problems from Fluid Mechanics. In the third chapter the improved method is extended to three dimensions with variable coefficients. Accordingly the method is applied to the solution of the equations of motion of a perfect fluid moving in a straight tube. In the fourth chapter the present method is generalized with variable coefficients. In the fifth chapter the three dimensional equation of the vorticity expressed in cylindrical coordinates is solved and the results are applied to the von Kármán problem. Finally in the sixth chapter we use this method to simulate Taylor vortices in spherical annular flow in the presence of heat, the motion of the fluid being induced by the differencial rotation of two spheres about their common diameter.

Το Υπολογιστικό Νέφος (Cloud Computing) χαρακτηρίζεται ως το νέο μοντέλο ανάπτυξης λογισμικού και παροχής υπηρεσιών στον τομέα των Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών. Τα κύρια χαρακτηριστικά του είναι η κατά απαίτηση διάθεση υπολογιστικών πόρων, η απομακρυσμένη πρόσβαση σε αυτούς μέσω διαδικτύου και η ευελιξία των παρεχόμενων υπηρεσιών. Η ευελιξία επιτρέπει την αναβάθμιση ή υποβάθμιση των υπολογιστικών πόρων σύμφωνα με τις απαιτήσεις του τελικού χρήστη. Επιπλέον, η συνεχής αύξηση του μεγέθους της παραγόμενης από διάφορες πηγές πληροφορίας (διαδίκτυο, επιστημονικά πειράματα) έχει δημιουργήσει μία τεράστια ποσότητα πολύπλοκων και διάχυτων ψηφιακών δεδομένων . Η απόσπαση χρήσιμης γνώσης από μεγάλου όγκου ψηφιακά δεδομένα απαιτεί έξυπνες και ευκόλως επεκτάσιμες υπηρεσίες ανάλυσης, εργαλεία προγραμματισμού και εφαρμογές. Επομένως, η δυνατότητα της ελαστικότητας και της επεκτασιμότητας έχει κάνει το Υ-πολογιστικό Νέφος να είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία αναφορικά με τις αναλύσεις μεγάλου όγκου δεδομένων οι οποίες απαιτούν παραλληλισμό, πολύπλοκες ροές ανάλυσης και υψηλό υπολογιστικό φόρτο εργασίας. Για την καλύτερη δυνατή διαχείριση πολύπλοκων αναλύσεων και ενορχήστρωση των απαιτούμενων διαδικασιών, είναι απαραίτητη η ένθεση ροών εργασιών. Μια ροή εργασίας είναι ένα οργανωμένο σύνολο ενεργειών που πρέπει να πραγματοποιηθούν για να επιτευχθεί μια εμπορική ή ερευνητική διεργασία, καθώς και οι μεταξύ τους εξαρτήσεις αφού κάθε ενέργεια αποτελείται από ορισμένα βήματα που πρέπει να εκτελεστούν σε συγκεκριμένη σειρά. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία δημιουργήθηκε ένα σύστημα για τη δυναμική διαχείριση των προσφερόμενων πόρων σε μια υποδομή Υπολογιστικού Νέφους και την εκτέλεση κατανεμημένων υλοποιήσεων υπολογιστικής ανάλυσης δεδομένων. Συγκεκριμένα, η εφαρμογή, αφού λάβει από το χρήστη τα δεδομένα εισόδου για την έναρξη μιας νέας διαδικασίας ανάλυσης, εξετάζει τα δεδομένα των επιστημονικών προβλημάτων καθώς και την πολυπλοκότητά τους και παρέχει δυναμικά και αυτόματα τους αντίστοιχους υπολογιστικούς πόρους για την εκτέλεση της αντίστοιχης λειτουργίας ανάλυσής τους. Επίσης, επιτρέπει την καταγραφή της ανάλυσης και αναθέτει τον συντονισμό της διαδικασίας σε αντίστοιχες ροές εργασιών ώστε να διευκολυνθεί η ενορχήστρωση των παρεχόμενων πόρων και η παρακολούθηση της εκτέλεσης της υπολογιστικής διαδικασίας. Η συγκεκριμένη μεταπτυχιακή εργασία, με τη χρήση τόσο των παρεχόμενων υπηρεσιών μιας υποδομής Υπολογιστικού Νέφους όσο και των δυνατοτήτων που παρέχουν οι ροές εργασιών στην διαχείριση των εργασιών, έχει σαν αποτέλεσμα να απλουστεύει την πρόσβαση, τον έλεγχο, την οργάνωση και την εκτέλεση πολύπλοκων και παράλληλων υλοποιήσεων ανάλυσης δεδομένων από την στιγμή εισαγωγής των δεδομένων από το χρήστη έως τον υπολογισμό του τελικού αποτελέσματος. Πιο αναλυτικά η διπλωματική εργασία επικεντρώθηκε στη πρόταση μιας ολοκληρωμένης λύσης για: 1. τη παροχή μιας εφαρμογής στην οποία ο χρήστης θα έχει τη δυνατότητα να εισάγεται και να ξεκινά μια σύνθετη ανάλυση δεδομένων, 2. τη δημιουργία της κατάλληλης υποδομής για τη δυναμική διάθεση πόρων από μια cloud υποδομή ανάλογα με τις ανάγκες του εκάστοτε προβλήματος και 3. την αυτοματοποιημένη εκτέλεση και συντονισμό της διαδικασίας της ανάλυσης με χρήση ροών εργασιών. Για την επικύρωση και αξιολόγηση της εφαρμογής, αναπτύχθηκε η πλατφόρμα IRaaS η οποία παρέχει στους χρήστες του τη δυνατότητα επίλυσης προβλημάτων πολλαπλών πεδίων / πολλαπλών φυσικών. Η πλατφόρμα IRaaS βασίστηκε πάνω στην προαναφερόμενη εφαρμογή για τη δυναμική ανάθεση υπολογιστικών πόρων και συντονισμός εκτέλεσης πολύπλοκων διαδικασιών ανάλυσης δεδομένων. Εκτελώντας μια σειρά αναλύσεων παρατηρήθηκε ότι η συγκεκριμένη εφαρμογή παρέχει καλύτερους χρόνους εκτέλεσης, μικρότερη δέσμευση υπολογιστικών πόρων και κατά συνέπεια μικρότερο κόστος για τις αναλύσεις. Η εγκατάσταση της πλατφόρμας IRaaS για την εκτέλεση των πειραμάτων έγινε στην υποδομή Υπολογιστικού Νέφους του εργαστηρίου Αναγνώρισης Προτύπων. Η υποδομή βασίστηκε στα λογισμικά XenServer και Cloudstack, τα οποία εγκαταστάθηκαν και παραμετροποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας εργασίας. / Cloud Computing is the new software development and service providing model in the area of Information and Communication Technologies. The main aspects of Cloud Computing are the on-demand allocation of computational resources, the remote access to the latter via the Internet and the elasticity of the provided services. Elasticity provides the capability to scale the computational resources depending on the computational needs. The continuous proliferation of data warehouses, webpages, audio and video streams, tweets, and blogs is generating a massive amount of complex and pervasive digital data. Extracting useful knowledge from huge digital datasets requires smart and scalable analytics services, programming tools, and applications. Due to the aspects of elasticity and scalability, Cloud Computing has become an emerging technology regarding to big data analysis, which demands parallelization, complex workflow analysis and massive computational workload. In this respect, workflows have an important role in managing complex flows and orchestrating the required processes. A workflow is an orchestrated set of activities that are necessary in order to complete a commercial or scientific task, as well as any dependencies between these tasks, since each one of them can be further decomposed into finer tasks that need to be executed in a predefined order. In this thesis, a system is presented that dynamically allocates the available resources provided by a cloud infrastructure and orchestrates the execution of complex and distrib-uted data analysis on these allocated resources. In particular, the system calculates the required computational resources (memory and CPU) based on the size of the input data and on the available resources of the cloud infrastructure, concluding to allocate dynamically the most suitable resources. . Moreover, the application offers the ability to coordinate the distributed analysis process utilising workflows for the orchestration and monitoring of the different tasks of the computational flow execution. Taking advantage of the services provided by a cloud infrastructure as well as the functionality of workflows in task management, this thesis has resulted in simplifying access, control, coordination and execution of complex and parallel data analysis implementations from the moment that a user enters a set of input data to the computation of the final result. In this context, this thesis focuses on a comprehensive and integrated solution that: 1. provides an application, through which the user is able to log in and start a complex data analysis, 2. offers the necessary infrastructure for dynamically allocating the cloud resources of, based on the needs of the particular problem, and 3. executes and coordinates the analysis process automatically by leveraging workflows. In order to validate and evaluate the application, the IRaaS platform was developed, offering the ability of solving multi-domain/multi-physics problems. The IRaaS platform is based on the aforementioned system in order to enable the dynamic allocation of computational resources and to coordinate the execution of complex data analysis processes. By executing a series of experiments with different input data, we observed that the presented application resulted in improved execution times, better allocation of computational resources and, thus, lower cost. In order to perform experiments, the IRaaS platform was set up on the cloud infrastructure of Pattern Recognition laboratory. In the context of this thesis, a new infrastructure has been installed and parameterized based on XenServer as virtualization hypervisor and CloudStack platform for the creation of a private cloud infrastructure.

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η θεωρητική και υπολογιστική προσομοίωση της πτήσης ατμοσφαιρικής καθόδου υψηλών ταχυτήτων, με ιδιαίτερη έμφαση στις υπερυπερηχητικές ταχύτητες και την αεροδυναμική και θερμοδυναμική ανάλυσή της. Η μεθοδολογία που ακολουθείται έχει ως κύριο σκοπό την πρόβλεψη του ίχνους επιστροφής υπερυπερηχητικών οχημάτων στη Γη, με δεδομένο οι ταχύτητες πτήσης να φτάνουν τα 15000 m/s (αριθμός Mach ~ 40) και οι θερμοκρασίες ανακοπής τους 15000 Κ. Στην εργασία αυτή ακολουθείται μεθοδολογική προσέγγιση και συστηματική βιβλιογραφική έρευνα στον επιστημονικοτεχνικό τομέα της αεροδυναμικής υπερθέρμανσης, που υφίστανται Υπερυπερηχητικά Οχήματα (Υ/Ο), κατά την πτήση τους στην ατμόσφαιρα. Η ανάλυση της υπερυπερηχητικής ροής, των θερμικών φορτίων και οι μέθοδοι θερμοθωράκισης των Υ/Ο αναπτύσσονται τις τελευταίες δεκαετίες και εξελίσσονται συνεχώς, αλλά μέχρι και σήμερα (2008), προκύπτουν αστοχίες, κυρίως κατά την επανείσοδό τους στην ατμόσφαιρα από το διάστημα. Για την προσομοίωση της υπερυπερηχητικής πτήσης καθόδου στην ατμόσφαιρα γίνεται μελέτη και ανάλυση των θερμοχημικών ιδιοτήτων και παραμέτρων, οι οποίες χαρακτηρίζουν τα ροϊκά πεδία στις υψηλές ταχύτητες και υψηλές θερμοκρασίες. Ο προσδιορισμός των μεταβαλλόμενων ροϊκών συνθηκών, των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων και μεγεθών μεταφοράς θα συμβάλλει στις θεωρίες μοντελοποίησης και υπολογισμού της υψηλής θερμικής καταπόνησης, της σύστασης του υπέρθερμου αέρα και της υψηλής θερμοκρασίας του στην εξωτερική επιφάνεια του θερμομονωτικού τοιχώματος οχημάτων υψηλών ταχυτήτων, κατά την πτήση τους στην ατμόσφαιρα της Γης. Στα πλαίσια αυτά αναπτύσσονται υπολογιστικοί αλγόριθμοι προσομοίωσης και επιτυχούς πρόβλεψης του ατμοσφαιρικού ίχνους καθόδου οχημάτων υπερυπερηχητικής μεταφοράς. Τα βασικά αεροδυναμικά χαρακτηριστικά των ανωστικών οχημάτων στις υψηλές ταχύτητες υπολογίζονται με κατάλληλη προσαρμογή της κλασσικής Νευτώνειας Ροής στις υψηλές ταχύτητες και επιβεβαιώνονται με πειραματικά δεδομένα αεροδυναμικών μετρήσεων σε αεροσήραγγες υψηλών ταχυτήτων της NASA. Επιπλέον στη διατριβή ενσωματώνονται μοντέλα προσομοίωσης των ιδιοτήτων συμπεριφοράς του υπέρθερμου αέρα ως πραγματικού αερίου σε συνθήκες θερμοδυναμικής ισορροπίας σε ακραίες ροϊκές συνθήκες (υψηλές ταχύτητες, υψηλές πιέσεις και χαμηλές πυκνότητες). Πιο συγκεκριμένα γίνεται ανάλυση της μεταβαλλόμενης σύστασης και των ιδιοτήτων του αέρα (θερμοδυναμικά μεγέθη και μεγέθη μεταφοράς) στις πολύ υψηλές θερμοκρασίες του υπέρθερμου ροϊκού πεδίου. Η μελέτη αυτή θα οδηγήσει στην εξαγωγή ενός νέου μοντέλου υπολογισμού της μεταφερόμενης θερμικής ροής στην περιοχή ανακοπής υπερυπερηχητικών οχημάτων, το οποίο επιβεβαιώνεται τόσο με διεθνώς αναγνωρισμένα θερμικά μοντέλα (όπως αυτό των Fay-Riddell) όσο και με υπολογιστικές προσομοιώσεις άλλων ερευνητών. Η μεθοδολογία που ακολουθείται θα αποτελέσει τη βάση για την εξαγωγή ενός νέου θεωρητικού μοντέλου υπολογισμού της θερμοκρασίας του αέρα στην επιφάνεια του θερμοθώρακα του υπερυπερηχητικού οχήματος. Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης μεθοδολογίας, με το συνδυασμό κινηματικής και αεροθερμοδυναμικής ανάλυσης σε ενιαίο υπολογιστικό αλγόριθμο, αποδεικνύεται και ενισχύεται μέσω της εφαρμογής των ανωτέρω μοντέλων προσομοίωσης σε βαλλιστικό (διαστημικός θαλαμίσκος Απόλλων) και ανωστικό (Σύστημα Διαστημικής Μεταφοράς, γνωστό ως Διαστημικό Λεωφορείο Space Shuttle) υπερυπερηχητικό όχημα. Τα αποτελέσματα της προτεινόμενης μεθόδου συγκρίνονται, αξιολογούνται και πιστοποιούνται με παρόμοια από διεθνώς αναγνωρισμένα υπολογιστικά συστήματα και πειραματικά δεδομένα μετρήσεων σε υπερυπερηχητικές αεροσήραγγες οχημάτων υψηλών ταχυτήτων. Μέσα στις επόμενες δεκαετίες, η εξέλιξη των υπερυπερηχητικών συστημάτων μεταφοράς θα είναι ραγδαία και ιδιαίτερα ελκυστική από τεχνολογικής πλευράς με ελπιδοφόρα μηνύματα για "γήϊνες" μετακινήσεις με υψηλές ταχύτητες σε σύντομους χρόνους, αλλά και πιθανές μετοικήσεις ανθρώπων-αστροναυτών σε άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Έτσι η παρούσα διδακτορική διατριβή, αξιοποιώντας τις προόδους που έχουν συντελεστεί τα τελευταία χρόνια, εκτιμάται ότι συμβάλλει ουσιαστικά στο ακόμα υπό εξέλιξη – για τα ελληνικά δεδομένα πρωτόγνωρο – επιστημονικό πεδίο της Υπερυπερηχητικής Αεροθερμοδυναμικής, και στην ανάπτυξη μεθοδολογίας για τον αεροθερμοδυναμικό σχεδιασμό υπερυπερηχητικών οχημάτων. Το προτεινόμενο σύνθετο μοντέλο κινηματικής και θερμοδυναμικής υπολογιστικής ανάλυσης και η μεθοδολογία που ακολουθείται έχει ισχύ και εφαρμογή στην πλειονότητα των περιπτώσεων των υπερυπερηχητικών πτήσεων στη γήινη και, με κατάλληλες προσαρμογές, σε οποιαδήποτε πλανητική ατμόσφαιρα. Βεβαίως, η προτεινόμενη μεθοδολογία έχει περιθώρια εξέλιξης και ανάπτυξης, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοσή της με την εισαγωγή και νέων στοιχείων, αλλά και να διευρυνθεί το φάσμα των δυνατών εφαρμογών της. / The object of the present doctoral thesis constitutes the theoretical and calculating simulation of high-speed atmospheric flightmotion, with particular emphasis in hypersonic speeds and aerodynamic and thermodynamic analysis. The methodology that is followed has as main aim the prediction of return flight trace of hypersonic vehicles in Earth’s ground, assuming the speeds of flight to reach the 15000 m/s (Mach number ~ 40) and stagnation temperatures the 15000 K. In this work are followed methodological approach and systematic bibliographic research in the scientific field of aerodynamic overheating that suffers Hypersonic Vehicles(H/V) at their flight in Earth’s atmosphere. The analysis of hypersonic flow, thermal loads and new methods for thermal protection systems of H/V are developed the last decades and are evolved continuously, but until today (2008) resulting failures mainly at their reentry in atmosphere from the interval. For the simulation of the atmospheric hypersonic flight motion become study and analysis of thermodynamic properties and parameters, that characterize the flow fields in high speeds and high temperatures. The determination of altered flow conditions, thermodynamic properties and transport magnitudes will contribute in the theories of modelling and high thermal strain calculations, in the constitution of overheating air and it’s high temperature determination in the external surface of heat insulation wall of high-speed vehicles at their flight in Earth’s atmosphere. In this work are developed calculating algorithms of simulation for the successful prediction of atmospheric flight motion of hypersonic transport vehicles. The basic aerodynamic characteristics of lifting vehicles in high speeds are calculated with suitable adaptation of classic Newtonian Flow in high speeds and are confirmed with experimental data of aerodynamic measurements in high speed wind-tunnels of NASA. Moreover in this thesis are incorporated models for the simulation of properties of overheating air behaviour as real gas in thermodynamic balance in extreme flow conditions (high speeds, high pressures and low densities). Particularly becomes analysis of the altered constitution and properties of air (thermodynamic magnitudes and transport magnitudes) in very high temperatures on hypersonic flow field. This study will lead to the export of a new model for the transported thermal stagnation region calculations of hypersonic vehicles, which is confirmed so much with internationally recognized thermal models (as that of Fay-Riddell) and with calculating simulations of other researchers. The methodology that is followed will constitute the base for the export of a new theoretical model for high temperature air calculations in thermal protection systems surface of hypersonic vehicles. The effectiveness of proposed methodology, with the combination kinematic and aerothermodynamics analysis in united calculating algorithm, is proved and confirmed via the application of above simulation models on ballistic (Apollo Command Module) and lifting (Space Transportation System, known as Space Shuttle) hypersonic vehicles. The results of proposed method are compared, evaluated and certified with similarly by internationally recognized calculating systems and experimental data of measurements in hypersonic wind-tunnels for high speed vehicles. In the next decades, the development of hypersonic transportation systems will be rapid and particularly attractive from technological side with hopeful messages for “earthy” transfers with high speeds in short times, but also likely persons-astronaut missions in other planets of solar system. Thus the present doctoral thesis, developing the progress that has taken place in the past few years, is appreciated that it contributes substantially in still under development - for the Greek data unusual - scientific field of Hypersonic Aerothermodynamics, and in the growth of methodology for the aerothermodynamic construction of hypersonic vehicles. The proposed complex model of kinematic and thermodynamic calculating analysis and it’s methodology that is followed have influence and application in the majority of cases of hypersonic flights in earthy and, with properly adaptations, in anyone planetary atmosphere. Of course, the proposed methodology has margins of development and growth in order to improve her efficiency with the import of also new elements and also extended the spectrum of her possible applications.

This thesis investigates the determinants of UK corporate cash holdings between 1980 and 2012. The global and long term phenomenon of corporate cash pilling has drawn significant attention from researchers. Similarly, this study aims at shedding light on the empirical relationship between cash holding and specific firm characteristics. Our preliminary research incorporates a comprehensive literature review. Towards this end, the relevant financial theory is presented and the previous empirical studies are highlighted. Afterwards, the expected results of our research are synthesized into a set of distinct hypotheses and tested with regression analysis. The empirical findings suggest that cash holdings are positively related to investment opportunity, as R&D and market to book ratio. Cash ratio is also positively related to industry cash flow volatility and negatively affected by cash flow, net working capital, capital expenditures, leverage, tax expenses, age and size. Regarding the development of the determinants of cash holdings, the study indicates that three major variables influenced cash holdings over the years of analysis. In particular, leverage, tax regime and capital expenditures significantly affect the corporate liquidity in UK market. Furthermore, the results suggest that cash holdings are mostly defined by trade off theory. Indeed, our findings offer stimulating insights on the factors that determine the firms’ cash holdings during the past three decades. These findings may be beneficial for financial managers, investors and consultants. / Στην παρούσα διατριβή εξετάζονται οι προσδιοριστικοί παράγοντες του δείκτη μετρητών σε επιχειρήσεις του Ηνωμένου Βασιλείου μεταξύ των ετών 1980 και 2012. Η διακράτηση μετρητών αποτελεί παγκόσμιο φαινόμενο και λαμβάνει της ανάλογης προσοχής από πληθώρα ερευνητών. Σε αυτή τη βάση, η μελέτη αυτή έχει ως στόχο να ρίξει φως σχετικά με την εμπειρική σχέση μεταξύ του δείκτη μετρητών και τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που επηρεάζουν την ρευστότητα στις επιχειρήσεις διαχρονικά. Αρχικά η έρευνα ενσωματώνει μια βιβλιογραφική ανασκόπηση. Προς το σκοπό αυτό, οι σχετικές οικονομικές θεωρίες και οι προηγούμενες εμπειρικές μελέτες παρουσιάζονται. Στη συνέχεια, τα αναμενόμενα αποτελέσματα της έρευνας συντίθενται σε ένα σύνολο διακριτών υποθέσεων και δοκιμάζονται με ανάλυση παλινδρόμησης. Τα εμπειρικά ευρήματα υποδηλώνουν ότι ο δείκτης μετρητών σχετίζεται θετικά με τις επενδυτικές ευκαιρίες, τις δαπάνες Ε&Α και τον λόγο της αγοραίας προς τη λογιστική αξία των βιβλίων της επιχείρησης. Ο δείκτης μετρητών επίσης, σχετίζεται θετικά με την μεταβλητότητα των ταμειακών ροών του κλάδου και επηρεάζεται αρνητικά από τις ταμειακές ροές, το καθαρό κεφάλαιο κίνησης, τις κεφαλαιακές δαπάνες, την μόχλευση, τα φορολογικά έξοδα, την ηλικία και το μέγεθος των επιχειρήσεων. Όσον αφορά την εξέλιξη των προσδιοριστικών παραγόντων των ταμειακών ρευστών διαθεσίμων, η μελέτη δείχνει ότι τρεις είναι οι κύριες μεταβλητές που επηρεάζουν τη διακράτηση μετρητών κατά τη διάρκεια των χρόνων της ανάλυσης. Ειδικότερα, η μόχλευση, το φορολογικό καθεστώς και τις κεφαλαιακές δαπάνες επηρεάΖουν σημαντικά την απόφαση για εταιρική ρευστότητα στην αγορά του Ηνωμένου Βασιλείου. Επιπλέον, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η διακράτηση μετρητών ακολουθεί κυρίως την trade off θεωρία. Πράγματι, τα ευρήματά προσφέρουν χρήσιμες γνώσεις σχετικά με τους παράγοντες που καθορίζουν τη διακράτηση μετρητών των επιχειρήσεων κατά τη διάρκεια των τριών τελευταίων δεκαετιών. Τα ευρήματα αυτά μπορεί να είναι επωφελή για οικονομολόγους, επενδυτές και συμβούλους.

Σκοπός της διατριβής είναι να εξετάσει θέματα που άπτονται της Οικονομικής και Νομισματικής Ένωσης (ΟΝΕ). Στο πρώτο κεφάλαιο, αρχικά, παρουσιάζουμε την θεωρητική και εμπειρική βιβλιογραφία που έχει αναπτυχθεί πάνω στο θέμα της ανεξαρτησίας των Κεντρικών Τραπεζών και ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τη σχέση της με το πραγματικό προϊόν, την απασχόληση και τον πληθωρισμό και γίνεται αναφορά των επιχειρημάτων που απορρέουν μέσα από αυτές. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αρχικά επιχειρούμε να μελετήσουμε τις στρατηγικές αλληλεξαρτήσεις μεταξύ των φορέων άσκησης νομισματικής και δημοσιονομικής πολιτικής μέσα σε μια νομισματική ένωση κάτω από διαφορετικά θεσμικά καθεστώτα, και στη συνέχεια εξετάζουμε το ρόλο των ασυμμετριών στις διαταραχές καθώς η νομισματική πολιτική μέσα σε μια νομισματική ένωση έχει σταθεροποιητικές επιδράσεις μόνο σε αθροιστικές μεταβλητές. Το τρίτο κεφάλαιο εστιάζεται στην διευρυμένη Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) και ειδικότερα επιχειρούμε να μελετήσουμε το βαθμό ετερογένειας ανάμεσα στις οικονομίες των 27 χωρών-μελών. Επίσης εξετάζουμε τον βαθμό συγχρονισμού των οικονομικών τους κύκλων και τη συμμετρία των διαταραχών. Ο βαθμός ετερογένειας μετριέται με βάση συντελεστές Theil, ενώ χρησιμοποιούμε στοιχεία τόσο για το συνολικό χρονικό διάστημα 1995.1-2005.4 όσο και για δύο επιμέρους περιόδους, 1995.1-2000.4 και 2000.1-2005.4 (προ και μετά την υιοθέτηση του ενιαίου νομίσματος). Για τη μέτρηση του βαθμού συμμετρίας των μακροοικονομικών διαταραχών μεταξύ των χωρών-μελών στην ΕΕ-27 χρησιμοποιούμε μεθοδολογία SVAR διαχωρίζοντας τις διαταραχές σε διαταραχές ζήτησης και διαταραχές προσφοράς.Στο τέταρτο κεφάλαιο εξετάζουμε τη σχέση μεταξύ συμμετρίας των μακροοικονομικών διαταραχών και ενοποίησης του εμπορίου, είτε όταν αυτή αφορά το συνολικό εμπόριο είτε όταν αφορά το ενδοκλαδικό εμπόριο χρησιμοποιώντας στοιχεία για την περίοδο 1995q1-2005q4. Η ένταση του συνολικού εμπορίου μεταξύ δύο χωρών μετριέται ως ο λόγος του αθροίσματος των διμερών εξαγωγών και εισαγωγών προς το άθροισμα των συνολικών εισαγωγών και εξαγωγών των εν λόγω χωρών, ενώ για το ενδοκλαδικό εμπόριο υπολογίζουμε δείκτες Grubel-Lloyd. / The purpose of the thesis is to examine issues related to European Monetary Union (EMU). Firstly, in Chapter one we present the analytical and empirical literature which has been developed on Central Bank Independence issue and the factors that affect its relationship with real output, employment and inflation. In Chapter two, we study the structural interdependencies between the monetary and fiscal authorities in a monetary union under different regimes, and also we examine the role of shock asymmetries as monetary policy in a monetary union has stabilized effects only on aggregated variables. The third Chapter focuses on the enlarged European Union (E.U.) and specifically we study the degree of heterogeneity among the 27 member-countries. Also, we examine the degree of business cycle synchronization and the shock symmetry. The degree of heterogeneity is measured by Theil coefficients, and we use data not only for the period 1995.1-2005.4 but also for the two sub-periods 1995.1-2000.4 και 2000.1-2005.4 (pre and post the circulation of single currency). We use the SVAR methodology in order to measure the degree of macroeconomic shocks among the EU-27 member-states by separating shocks in demand and supply shocks. In Chapter four we examine the relationship between shock symmetry and trade integration, either it is related to total trade either to intra-industry trade by using data for the period 1995q1-2005q4. The trade intensity between two countries is measured as the ratio of the sum of imports and exports to the sum of total exports and imports of two countries, while we take the Grubel-Lloyd indexes to measure the intra-industry trade.

The present master thesis is an exploratory qualitative study in academic libraries regarding the transition from the integrated library systems to the next generation integrated library systems or library services platforms and the potential implications in their internal workflows. Nowadays, libraries all over the world are facing up with a number of challenges in terms of acquiring, describing and making available to the public all the resources, both printed and electronic, they manage. In particular, the academic libraries have more reasons to wish to fulfill their users’ needs since the majority of them use the library sources more and more for scientific research and educational purposes.In this study we attempt to explore the phenomenon in the globe using the available literature and to identify the implications in libraries’ workflows and the possible future developments. Moreover, through observation and semi-structured interviews we try to identify the current developments in the Greek context regarding the adoption of next ILS and possible implications in their workflows. Finally, we attempt a comparison between the Greek situation and the international one.