Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζονται και συζητούνται τα χαρακτηριστικά τυρβωδών φλογών μερικής προανάμιξης. Οι φλόγες που εξετάζονται προέρχονται από ένα επίπεδο καυστήρα-σταθεροποιητή ορθογωνικής διατομής, δύο επάλληλων κοιλοτήτων, που σχηματίζονται κατά μήκος τριών παραλλήλων επιπέδων. Οι φλόγες σταθεροποιούνται στην ανακυκλοφορία των καπναερίων που δημιουργείτε κατάντη του φλογοσταθεροποιητή. Στόχος της έρευνας ήταν να διερευνηθεί η συγκεκριμένη διάταξη ως προς το θερμοκρασιακό της πεδίο και την σταθεροποίηση της συγκεκριμένης φλόγας που προκαλεί η καύση της βαθμιαίας διαστρωμάτωσης προπανίου- αέρα. Για να επιτευχθεί ο στόχος αυτός πραγματοποιήθηκαν διαφορετικά είδη μετρήσεων σε διαφορετικές παροχές καυσίμου και καταγράφηκαν τα αποτελέσματα, τα οποία στη συνέχεια συγκρίθηκαν και με διερευνήσεις που πήραμε από ειδικευμένο υπολογιστικό πρόγραμμα υπό τις ίδιες οριακές συνθήκες. Τέλος, μετά τη σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ πειράματος και προσομοίωσης έγινε προσπάθεια να εξηγηθούν οι διαφορές που παρατηρήθηκαν και τα χαρακτηριστικά δομικά στοιχεία που συντέλεσαν στην περιγραφή της λειτουργικής συμπεριφοράς των χρησιμοποιηθέντων στρωματοποιημένων φλογών ώστε να δοθούν ιδέες για την περαιτέρω εξέλιξη της έρευνας. / In this study the characteristics of partially premixed turbulent flames are presented and discussed. The investigated flames come from a planar stabilization burner of two superimposed cavities formed along three parallel planes. The flames are stabilized within the downstream vortex region of the afterbody. The aim of this study was to investigate the specific experimental arrangement as for the temperature field and the stabilization of these stratified propane- air flames. To achieve this goal different types of measurements have been made at different fuel supplies and the results have been recorded and compared with computational investigations which have been carried out using a specialized commercial simulation package under the same boundary conditions. Finally, after comparing the experimental and computational results effort has been made to explain the differences observed and the characteristic structural elements that contributed to the description of the functional behavior of stratified flames in order to provide ideas for further investigation.

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε το πρόβλημα της σταθεροποίησης συστημάτων αναερόβιας χώνευσης σε συνθήκες μεγιστοποίησης του παραγόμενου βιοαερίου, υπό την παρουσία διαταραχών στην είσοδο του συστήματος. Εξήχθη ένα απλοποιημένο μοντέλο δύο καταστάσεων, για χρήση του για τους σκοπούς της ρύθμισης της διεργασίας. Για την παρακολούθηση της διεργασίας κατασκευάσθηκε ένα περιβάλλον παρακολούθησης σε LabView, με τη μέτρηση να είναι ο ρυθμος παραγωγής του βιοαερίου. Για τη σταθεροποίηση του συστήματος, αναπτύχθηκε ένας αναλογικός, ως προς τη μέτρηση του βιοαερίου, νόμος ανάδρασης εξόδου. Ο νόμος ανάδρασης σταθεροποιεί τη διεργασία σε μία μεγάλη περιοχή γύρω από τη βέλτιστη μόνιμη κατάσταση, χωρίς να οδηγεί στην έκπλυση της βιομάζας. Αυτή η ικανότητα του ρυθμιστή, δοκιμάσθηκε τόσο σε επίπεδο προσομοιώσεων όσο και σε πειραματικό επίπεδο. Αναπτύχθηκε, επίσης, θεωρία σχεδιασμού μη γραμμικών παρατηρητών, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των άγνωστων καταστάσεων και παραμέτρων της διεργασίας, που δεν μπορούν να μετρηθούν, καθώς και για την ανίχνευση πιθανών διαταραχών και υπολογισμό του μεγέθους τους. / The present work studied the problem of stabilization of anaerobic digesters in maximum biogas production rate conditions, under the effect of disturbances in the feed. A two state, simplified model was developed for control purposes. For monitoring of the process, a LabView monitoring environment was developed, with the biogas production rate being the measured output of the system. For stabilizing the system of the anaerobic reactor, a proportional with respect to the measured methane production rate output feedback control law was developed. The control law stabilizes the process in a very large region around the optimal steady state without driving the system towards washout of the biomass. This ability of the controller was tested both with simulation and experimentally. Also a nonlinear observer theory was developed. The designed nonlinear observer was used for estimating the unknown states and parameters of the system that cannot be measured and for the detection of the potential presence and magnitude of a disturbance.