Applied Mechanics Commons^™

Universal Fixture For Orbital Tube Welding, Kevin P. Mcgowan, William Divittorio, Jesse Castaneda

Mechanical Engineering

No abstract provided.

Drawing And Twisting Of Graphene Fibers, Gregory T. Lane, Robert J. Sekerak, Isaias Diaz

Mechanical Engineering

The aim of this project was to develop a more automated process for drawing and twisting of graphene fibers than was currently in place. This was implemented by having two chemical baths with variable speed rollers at either end, and intermediate roller to spool fiber between stages, and a twisting cylinder with integral spool to twist the fiber as it is collected. The goal was to have this first iteration deliver a working prototype, however due to manufacturing delays and timing constraints, that will be missed. A second follow-on project would be able to continue the work presented here and …

Cal Poly Caramel Counter Top Candy Wrapping Machine, Alexander Miller, Roman Stambaugh, Trevor Steele

Mechanical Engineering

The purpose of this project was to automate the caramel wrapping process for a small batch confectionist. Using a purely mechanical system that is hand-powered, the machine cuts and wraps caramel candies in a double twist fashion.

Collision Mitigation System: Pedestrian Test Target, Final Design Report, Timothy Ryan Lee, Melanie Lim, Tiffany Margaret Prather, Chris Michael Welch

Mechanical Engineering

Daimler Trucks North America is creating an advanced emergency braking system which uses radar sensors that detect pedestrians and automatically applies the brakes to bring the vehicle to a stop. To improve and validate their technology, they need a mechanical pedestrian target that can mimic a human walking across the street. However, the assisted braking may not work properly during every test and the pedestrian target must be able to survive impact with a vehicle at low speeds. Four senior Mechanical Engineering students from California Polytechnic State University San Luis Obispo decided to take on the challenge.

The main features …

Personal Utility Cart, Eric Joseph Johnson, Jason K. Munter, Sean R. Portune

Mechanical Engineering

This final design report will detail the entire engineering design process from conceptualization through manufacturing and testing. After introducing the topic and scope of the project this document presents all of the benchmarking and research performed in order to obtain as much information about similar current products and possible solutions. Next the objectives of the project are presented where the needs are transformed into engineering specifications that will guide the design of the product. Design developed is then presented with ideation, idea evaluation and selection, analysis, manufacturing considerations, and final design selection. The final design is then presented with each …

Full-Scale And Wind Tunnel Investigation Of The Flow Field Over A Coastal Escarpment, Julien Lotufo

Electronic Thesis and Dissertation Repository

A multiscale experimental approach, consisting of full-scale measurements and physical modeling in a laboratory environment, was conducted to investigate the flow field over a coastal escarpment on the Wind Energy Institute of Canada’s research and development wind park. The influence of sea breeze inflow conditions, thermal stability and local topographic features on the flow field were examined.

The results of the full-scale study show that the near surface flow field is significantly influenced by the sea breeze circulatory coastal flow regime, creating larger shear layers with a smaller recirculation regions compared to cases of typical boundary layer flow typical boundary …

Ut Lineman Chute, Benjamin D. Jacob, Logan T. Sissom, Stephen E. Brennan, Thomas B. Mcdavid

Chancellor’s Honors Program Projects

No abstract provided.

Min Kao Autonomous Robot Tour Guide, Albert J. Toth, Sunay G. Bhat, Christopher A. Treadway, Ammar S. Abdelwahed, Samuel C. Leach

Chancellor’s Honors Program Projects

No abstract provided.

Automation In Entertainment: Concept, Design, And Application, Ryan Thally

Undergraduate Honors Theses

The focus of this thesis is to explore the automation technology used in the modern entertainment industry. Upon completion of my thesis, I will deliver a working prototype of the chosen technology and present its capabilities in a choreographed show.

Peridynamic Models For Fatigue And Fracture In Isotropic And In Polycrystalline Materials, Guanfeng Zhang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Dissertations, Theses, and Student Research

To improve design and reliability, extensive efforts has been devoted to understanding damage and failure of materials and structures using numerical simulation, as a complement of theory and experiment. In this thesis, peridynamics is adopted to study fatigue and dynamic failure problems.

Fatigue is a major failure mode in engineering structures. Predicting fracture/failure under cyclic loading is a challenging problem. Classical model cannot directly be applied to problems with discontinuities. A peridynamic model is adopted in this work because of important advantages of peridynamics in allowing autonomous crack initiation and propagation. A recently proposed peridynamic fatigue crack model is considered …

Oxidation Of Ti2Alc In High Temperature Steam Environment, Ziyad M. Smoqi

Department of Mechanical and Materials Engineering: Dissertations, Theses, and Student Research

High temperature oxidation of fuel cladding materials, during the loss of coolant accident (LOCA), is of utmost importance for next-generation nuclear energy systems. Ti₂AlC is a promising candidate material for nuclear applications due to its outstanding properties such as thermal stability at high temperatures, oxidation resistance in air, thermal shock resistance, low neutron absorption cross-section, and the resistance to irradiation-induced amorphization. In this research, high temperature steam oxidation experiments were conducted to evaluate the oxidation resistance of Ti₂AlC in LOCA conditions. After oxidation in 100% steam at 600 and 800˚C, the oxidation kinetics followed a parabolic …

Modeling And Computation Of The Maximum Braking Energy Speed For Transport Category Airplanes, Nihad E. Daidzic

Journal of Aviation Technology and Engineering

Transport-category or FAR/CS 25 certified airplanes may occasionally become braking energy capacity limited. Such limitation may exist when heavy airplanes are departing airports at high-density altitudes, on relatively long runways, and/or possibly with some tailwind component. A maximum braking energy VMBE speed exists which may limit the maximum allowable takeoff decision/action speed V1. The ever-existing possibility of high-speed rejected takeoff in such conditions may also limit the airplane gross weight for declared available distances. To gain deeper insights and acquire better understanding of the topic, a theoretical model of the maximum braking energy and the related VMBE speed for T-category …

Negahban Group Report: Saw-Tooth Shear Response Of Aged Poly(Methyl Methacrylate) (Pmma), Mehrdad Negahban

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Results for isothermal saw-tooth shear loading experiments conducted on annealed and oven-cooled poly(methyl methacrylate) (PMMA) at temperatures between 50^oC and 140^oC. The experiments were conducted 1996.

A Closed-Form Solution For The Similarity Transformation Parameters Of Two Planar Point Sets, Shamsul A. Shamsudin, Andrew P. Murray

Andrew P. Murray

Image registration covers the set of techniques used in matching images of the same scene. A subset of the image registration problem, identifying the parameters in a similarity transformation, has emerged as useful in a recently defined area of machine design: designing mechanisms for rigidbody shape-change. First, this brief paper shows a potential use for image registration techniques outside the field of machine vision. Second, it presents a closed-form solution for the similarity transformation parameters when the point sets to be matched are restricted to two-dimensional space as is needed in the aforementioned design problem.

Convection In Corrugated Slots, Seyed Arman Abtahi

Electronic Thesis and Dissertation Repository

This thesis consists of two parts. The first part deals with the development of proper methodology, i.e. a spectrally accurate algorithm suitable for analysis of convection problems in corrugated slots. The second part is devoted to the study of natural convection in corrugated slots.

The algorithm uses the immersed boundary conditions (IBC) concept to deal with the irregular form of the solution domain associated with the presence of corrugated plates. The field equations are discretized on a regular domain surrounding the flow domain using Fourier expansions in the horizontal direction and Chebyshev expansions in the vertical direction. The boundary conditions …

A Multiscale Model For Damage Progression And Detection In Piezo/Pyroelectric Composite Laminates, Yehia Bahei-El-Din, Amany Micheal

Centre for Advanced Materials

Assessment of damage initiation and progression in composite structures reinforced with electrically active filaments is modelled in a multiscale analysis. The analysis developed is a two-tier, interactive analysis, which involves two length scales; macroscopic, and microscopic. The proposed multiscale analysis provides seamless integration of the mechanics at the two length scales, including piezoelectric and pyroelectric coupling effects and damage under overall thermomechanical loads and an electric field applied to electroactive fibers. The macromechanical analysis is performed for multidirectional, fibrous laminates using the lamination theory, including bending, and the micromechanical analysis is performed using a two-phase model and a periodic array …

Pin Router Duplicator, Daniel Phan

All Undergraduate Projects

The purpose of this project is to develop a pin router duplicator to accurately produce guitar bodies, necks, and fret boards. The pin router duplicator is designed to speed up the production process for the class Lean Manufacturing (MET 345), offered at Central Washington University. In the class, students learn how to work as a team to improve the way a woodshop is ran. In Lean Manufacturing, guitar bodies, necks, and fret boards are produced by using a CNC router. For this project, the motivation is to increase production by reducing production time. Accuracy and repeatability is also taken into …

High Accessibility Cabinet Insert, Matthew Leal

All Undergraduate Projects

Watching grandparents and parents get older, the struggle of day-to-day activities generally increases. One of the most recurring issues the older generation experiences nearly daily is their inability to reach dishes, glassware, and other things on the topmost shelves of a kitchen. Not only is it difficult for them to use things such as stepstools, it also becomes increasingly dangerous. With age, a fall from any height could be catastrophic. With this scenario in mind, a user-friendly cabinet insert would be a very effective way to combat this issue. However, many existing models of cabinet designed to fit these requirements …

Composite Cold Expansion Tooling, Andrew Amos

All Undergraduate Projects

In the world of aircraft manufacturing, cold expansion products literally hold these aircraft together. The problem faced today is that the Little Brute Hydraulic Puller designed and built by Fatigue Technology Inc. is a handheld steel hydraulic cylinder that is heavy and expensive to produce. In a market that demands continuous improvement, there is a constant push to make the product cheaper, better and lighter. In order to accomplish this demand a composite tube will be substituted in the design as the primary pressure cylinder instead of the traditional steel pressure cylinder in order to create a lighter and cheaper …

Directional Rope Capture Device, Seaver Philipp

All Undergraduate Projects

The current market for rope capture devices shows a trend of using toothed devices as the method of creating a rope capture system. These systems are effective for a variety of applications but in any scenario in which a high load is encountered there is a large amount of damage done by the teeth to the rope. The objective of this project was to create a rope capture device that did not utilize teeth in order to create a safer loading condition on the rope. The method used for this project was application of equiangular spirals, this is the same …

Detecting Laminate Damage Using Embedded Electrically Active Plies – An Analytical Approach, Amany Micheal, Yehia Bahei-El-Din

Centre for Advanced Materials

Assessment of damage initiation and progression in composite laminates with embedded electrically active plies is modeled. Utilizing electrically active layers embedded in composite laminates as damage sensors is proposed by several researchers and is mainly assessed experimentally. Sensing damage using embedded electrically active plies is generally preferred over the use of surface mounted PZT wafers since the range of the latter is limited to a very narrow area underneath the surface, while multiple damage mechanisms can generally be found in several plies of the laminate. The solution presented invokes two levels of analysis. Firstly, on the laminate level, applied membrane …

Variational Principles In Classical Mechanics, Douglas Cline

Library Books

Two dramatically different philosophical approaches to classical mechanics were developed during the 17th - 18th centuries. Newton developed his vectorial formulation that uses time-dependent differential equations of motion to relate vector observables like force and rate of change of momentum. Euler, Lagrange, Hamilton, and Jacobi, developed powerful alternative variational formulations based on the assumption that nature follows the principle of least action. These powerful variational formulations have become the preeminent philosophical approach used in modern science, as well as having applications to other fields such as economics and engineering.

This book introduces variational principles, and illustrates the intellectual beauty, the …

Simulation Of Horse-Fence Contact And Interaction Affecting Rotational Falls In The Sport Of Eventing, Gregorio Robles Vega

Theses and Dissertations--Mechanical Engineering

Rotational falls, or somersault falls, have led to serious and fatal injuries during the cross-country phase of Eventing competitions. Research to improve the safety of the sport began in 2000 after five fatal injuries occurred in the 1999 Eventing season. These efforts led to safety devices such as air jackets, improved helmets, and frangible/deformable fences. The focus of this thesis is to develop a more complete understanding of the horse-fence interaction as the approach motion transitions to a rotational fall. To achieve this, a large distribution of inertial properties was compiled through the development of a cylinder-based inertia approximation and …

Anisotropy Evolution Due To Surface Treatment On 3d-Printed Fused Deposition Modeling (Fdm) Of Acrylonitrile Butadiene Styrene (Abs), Blake E. Lozinski

Honors Undergraduate Theses

Purpose: This paper will present insight to the methodology and results of the experimental characterization of Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) using Fused Deposition Modeling (FDM). The work in this research explored the effects of print orientation, surface treatment, and ultraviolet (UV) light degradation with the utilization of Digital Image Correlation (DIC) on ABS tensile specimens.

Design/methodology: ABS specimens were printed at three build orientations (flat (0 degrees), 45 degrees, and up-right (90 degrees)). Each of these specimens were treated with three different surface treatments including a control (acrylic paint, Cyanoacrylate, and Diglycidyl Bisphenol A) followed by exposure to UV light …

The Effect Of Corrosion Defects On The Failure Of Oil And Gas Transmission Pipelines: A Finite Element Modeling Study, Jennet Orasheva

UNF Graduate Theses and Dissertations

The transportation of oil and gas and their products through the pipelines is a safe and economically efficient way, when compared with other methods of transportation, such as tankers, railroad, trucks, etc. Although pipelines are usually well-designed, during construction and later in service, pipelines are subjected to a variety of risks. Eventually, some sections may experience corrosion which can affect the integrity of pipeline, which poses a risk in high-pressure operations. Specifically, in pipelines with long history of operation, the size and location of the corrosion defects need to be determined so that pressure levels can be kept at safe …

Computational Studies On Biomechanics Of Concussion And On Efficacy Of Football Helmets, David Labyak

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Football helmets have been used for many years to prevent head injuries to players. Over the years, the helmet design has evolved from a crude leather head covering to the more recent form fitting helmets that are seen today. The one design feature that has been common in the majority of all helmets is a hard polycarbonate shell with a foam cushion padding. The main goal of the padding layer was to reduce the amount of linear acceleration during an impact event. The one feature that has been overlooked is how stiff the padding is in rotation.

The purpose of …

การประมาณการสิ้นเปลืองพลังงานเมื่อใช้รถปลั๊กอินไฮบริดแทนรถยนต์ในสภาพการจราจรจริงของกรุงเทพมหานคร, กันต์ ชัยสุวรรณ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ศึกษาถึงการใช้พลังงานของรถปลั๊กอินไฮบริดภายใต้พฤติกรรมการขับขี่ของผู้ใช้รถส่วนบุคคลในสภาพการจราจรจริงของกรุงเทพมหานคร พฤติกรรมการขับขี่ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานคือระยะทางขับขี่และระยะเวลาการจอดที่สอดคล้องกับระยะเวลาที่สามารถชาร์จพลังงานไฟฟ้าเต็มด้วยจุดชาร์จไฟฟ้าแบบต่างๆ บนสมมติฐานที่มีจุดชาร์จรองรับการจอดรถที่มีระยะเวลาสอดคล้องกันดังกล่าว พบว่าหากมีจุดชาร์จไฟฟ้ารองรับมากขึ้นจะสามารถเพิ่มค่า UF ได้ โดยที่ระยะ CD เท่ากับ 20 กม. ค่า UF กรณีที่มีเพียงการชาร์จไฟฟ้าจากที่พักคือ 0.31 หากมีจุดชาร์จไฟฟ้ารองรับตามสำนักงานจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.40 หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบเต้าเสียบทั่วไปครอบคลุมมากขึ้นจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.48 และหากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบ Wall box ครอบคลุมมากขึ้นด้วยจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.53 ค่า UF จากกรณีที่มีเพียงการติดตั้งจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบเต้าเสียบทั่วไปสู่กรณีที่มีการติดตั้งจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบ Wall box มีค่าสูงขึ้นเพียงเล็กน้อย จึงไม่จำเป็นต้องติดตั้งจุดชาร์จสาธารณะแบบ Wall box ในกรุงเทพมหานคร นอกจากพฤติกรรมการขับขี่ดังกล่าวแล้ว สิ่งที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานของรถคือลักษณะเฉพาะของรถและสภาพการจราจรที่จะส่งผลต่อรูปแบบการขับขี่ การศึกษานี้ได้สร้างฐานข้อมูลอัตราการใช้พลังงานในโหมด CD และ CS ของรถปลั๊กอินไฮบริด 2 รุ่นที่ตั้งค่าให้เป็นรถปลั๊กอินไฮบริดประเภท Range-extender โดยใช้แบบจำลองค่ากำลังจำเพาะของยานพาหนะ ผลการสร้างแบบจำลองดังกล่าวพบว่ามีความแม่นยำสูงเมื่อนำไปประมาณการใช้พลังงานจากการขับขี่จริงเทียบกับการวัดและจากวัฏจักรการขับขี่มาตรฐานเทียบกับค่าที่ผู้ผลิตอ้างอิง การใช้พลังงานเฉลี่ยของการขับขี่ในกรุงเทพมหานครในโหมด CD และ CS จะถูกนำมาถ่วงน้ำหนักด้วยค่า UF ได้เป็นการใช้พลังงานเฉลี่ยระหว่าง 2 โหมด ที่จะมีการประหยัดพลังงานเทียบกับรถยนต์มากกว่า 50% หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่ครอบคลุมนอกเหนือจากที่ที่พักและสำนักงาน และหากดำเนินการตามนโยบายของภาครัฐที่ต้องการลดพลังงานจากภาคคมนาคมขนส่งลง 1,123 ktoe ด้วยการแทนที่รถยนต์ในกรุงเทพมหานครด้วยยานยนต์ไฟฟ้า 1.2 ล้านคัน โดยหากแทนที่ด้วยรถปลั๊กอินไฮบริดทั้งหมด ซึ่งมีความเป็นไปได้มากกว่าการแทนที่ด้วยรถไฟฟ้าทั้งหมด จะสามารถลดพลังงานได้ถึง 80% ของเป้าหมายที่ตั้งไว้หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่ครอบคลุม

การวิเคราะห์ความเค้นของฟันที่มีการอุดหรือการครอบโดยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, กันยวันต์ ตวงวิไล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการสร้างแบบจำลองโครงสร้างฟันดีและแบบจำลองฟันที่ผ่านการรักษาคลองรากฟันแล้วบูรณะด้วยการอุดและการครอบฟัน โดยสร้างแบบจำลองมาจากการสแกนฟันด้วยวิธีภาพถ่ายคอมพิวเตอร์ (CT scan) แล้วนำไฟล์สแกนมาปรับเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบของแข็งก่อนที่จะนำไปวิเคราะห์หาความเค้นของฟันด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ การศึกษาในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้แบ่งออกเป็น 3 ส่วนดังต่อไปนี้ การศึกษาที่หนึ่งเป็นการศึกษาแบบจำลองเอ็นยึดปริทันต์ โดยศึกษาผลของการมีและไม่มีชั้นเอ็นยึดปริทันต์ในแบบจำลอง จากการศึกษาพบว่าควรมีการรวมชั้นเอ็นยึดปริทันต์ไว้ในแบบจำลองเพื่อให้ได้ผลการจำลองที่แม่นยำขึ้น การศึกษาที่สองเป็นการศึกษาความเค้นในฟันที่ผ่านการรักษาคลองรากฟันแล้วบูรณะด้วยการอุดของแบบจำลองของฟันกรามน้อยส่วนล่างของฟันแท้ ซึ่งเปรียบเทียบเทคนิคในการอุดที่ต่างกันและวัสดุที่ใช้อุดฟัน 2 ชนิดที่ต่างกันคือ อะมัลกัม (amalgam) และ มัลติคอร์ (multicore) พบว่าความเค้นในตัวฟันและในวัสดุอุดที่เป็นอะมัลกัมมีค่าสูงกว่าแบบจำลองอื่น ๆ และแบบจำลองที่มีเดือยฟันมีความเค้นต่ำกว่าแบบจำลองอื่น ๆ การศึกษาสุดท้ายเป็นแบบจำลองการครอบฟันของฟันกรามส่วนล่างของฟันน้ำนมที่มีการสร้างแกนฟันด้วยวัสดุต่างกัน จากการศึกษาพบว่าแบบจำลองที่มีแกนฟันเป็นกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ (Glass ionomer cement: GIC) มีความเค้นสูงกว่าแบบจำลองที่มีแกนฟันเป็นมัลติคอร์ การศึกษานี้เป็นข้อมูลเบื้องต้นในการศึกษาโดยการทดลองทางด้านทันตกรรม การเลือกรูปแบบและวัสดุในการบูรณะ และช่วยในการพัฒนาการบูรณะฟันโดยการอุดและการครอบฟันต่อไป

การประดิษฐ์และการประเมินเอลิเมนต์เมทริกซ์รูปแบบปิดของเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมสี่จุดต่อสำหรับปัญหาความเค้นเนื่องจากความร้อน, เบญจาภา ยนต์สกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การประดิษฐ์สมการไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมใด ๆ สี่จุดต่อในอดีตนั้นมีความยุ่งยากมากเนื่องจากไม่สามารถหาสมการรูปแบบปิดของการอินทิเกรตได้เหมือนกับในกรณีของเอลิเมนต์สามเหลี่ยมสามจุดต่อ ดังนั้นเทคนิคการอินทิเกรตเชิงตัวเลขจึงถูกนำมาใช้เพื่อหาผลของการอินทิเกรตโดยประมาณ และเทคนิคที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดวิธีหนึ่งก็คือวิธีของเกาส์-เลอจองด์ ผลลัพธ์ที่ได้แม้จะเป็นผลเฉลยโดยประมาณแต่ก็สามารถเพิ่มความถูกต้องให้มากขึ้นได้ด้วยการเพิ่มจำนวนจุดเกาส์ในการอินทิเกรต แต่อย่างไรก็ดีการเพิ่มจำนวนจุดเกาส์ทำให้ใช้เวลาในการคำนวณเพิ่มขึ้นอย่างมากด้วยเช่นกัน ในวิทยานิพนธ์นี้จึงนำเสนอวิธีการหาสมการไฟไนต์เอลิเมนต์รูปแบบปิดของเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมใด ๆ สี่จุดต่อสำหรับปัญหาความเค้นเนื่องจากความร้อน โดยการใช้โปรแกรมคณิตศาสตร์สัญลักษณ์หรือก็คือโปรแกรมแมทมาทิกา (Mathematica) ร่วมกับการจัดรูปสมการด้วยตนเอง ผลการประดิษฐ์สมการรูปแบบปิดนั้นสามารถจัดรูปออกมาได้สี่กลุ่มตามรูปร่างของเอลิเมนต์ ซึ่งการจัดกลุ่มนี้ทำให้การคำนวณมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น โดยผลลัพธ์ของเอลิเมนต์เมทริกซ์รูปแบบปิดที่ประดิษฐ์ขึ้นมานี้สามารถนำไปใช้ในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ได้โดยตรง จากนั้นคอมพิวเตอร์โปรแกรมที่ประดิษฐ์ขึ้นถูกนำไปตรวจสอบความถูกต้องและเวลาที่ใช้ในการคำนวณกับปัญหาทดสอบเอลิเมนต์เดี่ยว และปัญหาที่มีและไม่มีผลเฉลยแม่งตรง ตามลำดับ ผลการคำนวณพบว่าวิธีรูปแบบปิดให้ผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำสูงเทียบได้กับการอินเทรทด้วยวิธีเกาส์-เลอจองด์ที่ใช้จำนวนจุดเกาส์ 8x8 จุด ยิ่งไปกว่านั้นวิธีการที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์นี้ยังใช้เวลาในการคำนวณน้อยกว่าวิธีเกาส์-เลอจองด์ด้วย

การออกแบบชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามที่เหมาะสมโดยคำนึงถึงการลดขนาดของของไหลที่ไหลผ่านใบจักรด้วยวิธีแคลคูลัสของการแปรผัน, ณัฏฐนันท์ ทรัพย์สามารถ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ได้แสดงการคำนวณหารูปร่างชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามโดยใช้ทฤษฎี lifting line และวิธีแคลคูลัสของการแปรผันเพื่อหาลักษณะชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามที่เหมาะสมภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด ชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะถูกคำนวณภายใต้เงื่อนไขที่ไม่มีวัตถุใดมาขวางกั้นและของไหลที่ไหลเข้าชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะมีทิศทางความเร็วเฉพาะตามแนวแกนหมุนของชุดใบจักรและมีขนาดเท่ากันตลอดพื้นที่หน้าตัด นอกจากนี้ยังได้รวมเอาผลกระทบเนื่องจากการลดขนาดของของไหลที่ไหลผ่านใบจักรเข้ามารวมไว้ในการคำนวณด้วย เพื่อกำหนดขนาดใบจักรใบหลังให้พอดีกับขนาดพื้นที่หน้าตัดของของไหลที่ลดลงและได้ใช้ประโยชน์ความเร็วของของไหลในทิศทางตามแนวเส้นสัมผัสที่ไหลออกจากใบจักรใบหน้าเพื่อสร้างแรงผลัก ผลการคำนวณจะถูกแปลงเป็นรูปร่างใบจักรในสามมิติและนำมาทดสอบผลด้วยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณหรือ CFD ซึ่งจากการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์จากการคำนวณควรมีการปรับค่าความเร็วของของไหลที่ปรากฎบนใบจักรแต่ละใบ เนื่องจากความเร็วของไหลที่ไหลเข้าชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงก่อนถึงใบจักรใบหน้า และเกิดการไหลแบบปั่นป่วนระหว่างใบจักรใบหน้าและใบหลัง ตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่ไหลเข้าใบจักรแต่ละใบจึงถูกกำหนดขึ้นและนำมาปรับใช้ในการคำนวณ ผลจากการทดลองปรับเปลี่ยนและทดสอบผลด้วย CFD ทำให้ได้ค่าตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่เหมาะสมซึ่งสามารถสรุปอยู่ในรูปแบบสมการที่ขึ้นกับตัวแปร advance ratio และสัมประสิทธิ์แรงผลัก ตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่สรุปได้นี้ทำให้ผลลัพธ์จากการคำนวณและผลลัพธ์ที่ได้จาก CFD มีความสอดคล้องกัน