Engineering Commons^™

Microbial Community And Genome Structure In Coastal Seawater From A Commercial Port And Nearby Offshore Island In Northern Taiwan, Chi-Yu Shih, Ching-Hsiang Chin, Shiow-Yi Chen, Chun-Ru Hsu, Lee-Kuo Kan, Wen-Shyong Tzou

Journal of Marine Science and Technology–Taiwan

The pollution stemming from the use of petroleum by boats, the presence of deceased marine life, hazardous chemicals, and wastewater is a major issue in human-made commercial ports. This pollution poses a considerable challenge to the diverse organisms inhabiting the seawater. To comprehend the impact of this pollution on the microbiome, we conducted a study in which we collected surface water samples from a commercial port called Keelung Port, as well as a nearby offshore island known as Keelung Islet. These locations are situated in northern Taiwan, along the Northwestern Pacific Ocean. Through the use of whole-metagenome shotgun sequencing, we …

Simplified Mass And Inertial Estimates For Aircraft With Components Of Constant Density, Benjamin C. Moulton, Douglas F. Hunsaker

Mechanical and Aerospace Engineering Student Publications and Presentations

Aircraft mass and inertial properties are required for predicting the dynamics and handling qualities of aircraft. However, such properties can be difficult to estimate since these depend on the external shape and internal structure, systems, and mass distributions within the airframe. Mass and inertial properties of aircraft are often predicted using computer-aided design software, or measured using various experimental techniques. The present paper presents a method for quickly predicting the mass and inertial properties of complete aircraft consisting of components of constant density. Although the assumption of constant density may appear limiting, the method presented in this paper can be …

Cfd Simulation Of Anaerobic Granular Sludge Reactors: A Review, Camila D' Bastiani, David Kennedy, Anthony Reynolds

Articles

Anaerobic digestion processes can generate renewable energy in the form of biogas while treating organic wastewater. The generation of biogas within anaerobic digestion systems is directly linked to the mixing conditions inside the reactors. In high-rate reactors such as the up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, the expanded granular sludge bed (EGSB) reactor and the internal circulation (IC) reactor, the hydrodynamic behaviour will depend on the interactions between the wastewater, the biogas, and the biomass granules. Over the past few years, various researchers have used computational fluid dynamics (CFD) to study the hydrodynamic behaviour in these types of reactors. This …

Mechanical And Morphological Characterization Of Energy Materials By Nanoindentation And Scanning Probe Microscopy, Jacob Hempel

Theses and Dissertations--Physics and Astronomy

The demand for robust materials in energy-based applications such as solid electrolytes for batteries, piezoelectric composites for mechanical energy harvesting, or new polymer materials for polymer binders in composite electrodes is on the rise. Mechanical degradation is the most common way for devices to fail in operation, thus a thorough understanding of a material’s mechanical properties is essential for application purposes.

In this dissertation, the mechanical characterization of novel boron cluster solid electrolytes is presented. Therein, we determine the elastic modulus and hardness of these compounds using instrumented indentation. A comparison is made against other solid electrolytes. It is found …

ผลของความโค้งของคลองรากฟันต่อความทนทานต่อแรงบิดของตะไบทางทันตกรรมแบบหมุน, ปุณยวุฒิ โตมีบุญ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาความทนทานต่อแรงบิดของตะไบทางทันตกรรมแบบหมุนที่ทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้งแบบต่าง ๆ ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และวิธีการทดลอง การศึกษานี้จำลองการรับแรงบิดของตะไบขนาด 0.25 และ 0.35 มิลลิเมตร ขณะทำงานในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้ง 2, 5 และ 8 มิลลิเมตร และทำงานในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้ง 30, 45 และ 60 องศา โดยมีตะไบตรงเป็นชุดควบคุม การศึกษาด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พิจารณาแนวโน้มของค่าความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยาที่ปลายตะไบภายใต้แรงบิดขนาดคงที่ การทดลองหาแรงบิดจากเครื่องกรอฟันที่ทำให้ตะไบเสียหายในขณะทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้งแบบต่าง ๆ ผลการศึกษาด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พบว่าความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ปลายของตะไบที่ทำงานในคลองรากฟันโค้งมีค่าน้อยกว่าตะไบที่ทำงานในคลองรากฟันตรง ความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยามีค่าน้อยลงเมื่อตะไบรับแรงบิดขณะวางตัวอยู่ในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้งน้อยลง และมีค่าน้อยลงเมื่อรับแรงบิดขณะอยู่ในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้งมากขึ้น ในส่วนของการทดลองพบว่าผลการทดลองสอดคล้องกับผลการศึกษาโดยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ตะไบโค้งสามารถรับแรงบิดจากเครื่องกรอฟันได้มากกว่าตะไบตรง ความสามารถในการรับแรงบิดจากเครื่องกรอฟันของตะไบลดลงขณะตะไบทำงานในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้งมากขึ้น แต่ตะไบสามารถรับแรงบิดได้มากขึ้นเมื่อทำงานในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้งมากขึ้น นั่นคือ ผลการศึกษาจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และวิธีการทดลองมีความสอดคล้องกัน ตะไบทางทันตกรรมแบบหมุนจะสามารถรับแรงบิดได้มากขึ้นเมื่อตะไบทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้ง

การศึกษาความสบายในการขับขี่ของยานยนต์ไฟฟ้าผ่านการควบคุมแรงขับจากมอเตอร์ในล้อ, ชนกนันท์ บุญลัภยานันท์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ ได้ทำการศึกษาความสบายในการขับขี่ (Ride Comfort) ของยานยนต์ไฟฟ้าที่มีการติดตั้ง In-Wheel Motor ไว้ที่ล้อทุกล้อบนโปรแกรม MATLAB โดยใช้แบบจำลองแบบครึ่งคัน (Half Car Model) ผ่านการพิจารณาค่า Frequency-Weighted Acceleration ซึ่งถูกนิยามไว้ในมาตรฐานของ ISO 2631 โดยการใช้ Power Spectral Density ของ Road Profile 3 แบบ ซึ่งเป็น Input ของระบบ (ถนนทั้ง 3 แบบถูกจัดอยู่ใน Class A ถึง D ตามมาตรฐาน ISO 8608) จากนั้นจึงคำนวณหาค่า Frequency-Weighted Acceleration ของ 2 กรณี เปรียบเทียบกัน โดยกรณีแรกคือระบบแบบ Open-Loop ที่ไม่ได้มีการติดตั้ง Controller กับอีกกรณีหนึ่งซึ่งเป็นระบบแบบ Closed-Loop ที่มีการติดตั้ง P Controller ไว้ที่ In-Wheel Motor ของล้อทุกล้อ เพื่อให้เกิดการสั่นสะเทือนในแนวดิ่งให้น้อยที่สุด ผ่านการควบคุมแรงขับจาก In-Wheel Motor โดยมีการเปลี่ยนแปลงค่าของ Proportional Gain เพื่อดูผลของ Controller ที่มีต่อค่า Frequency-Weighted Acceleration แล้วจึงพิจารณาประสิทธิภาพของ Controller ว่าสามารถลดการสั่นสะเทือนของยานยนต์ไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใด โดยคำนวณเป็นสัดส่วนของค่า Frequency-Weighted Acceleration ที่ลดลงเมื่อเทียบกับกรณีของระบบ Open-Loop​ ผลการศึกษาพบว่า เมื่อค่า Proportional Gain ของ P Controller มีค่าสูงขึ้น จะทำให้ค่า Frequency-Weighted Acceleration มีค่าลดลงตามไปด้วย ซึ่งจะส่งผลให้การขับขี่มีความสบายมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ค่า Proportional Gain ของ Controller …

An Intrinsic Sensing Ram Extruder With Pressure And Volumetric Flow Control For Liquid Deposition Modeling, Kantawatchr Chaiprabha

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In this dissertation, a ram extruder for liquid deposition modeling (LDM) with a flexible actuation system is proposed. The system allows the command of flow through either pressure or volumetric modes. A mathematical model of the extruder is implemented. The actuation system enables real-time monitoring of pressure and material flow rate, providing benefits for precise control and adjustment during the printing process. Additionally, the system allows for the classification of material viscosity characteristics, offering in-depth information on the material for further analysis of the printing process. The prototype provides the advantage of both pressure and volumetric flow, as well as …

การออกแบบและควบคุมอากาศยานไร้คนขับแบบ 5 ใบพัดหมุน โดยมีใบพัดคู่ควบตรงกลางที่สามารถปรับความเอียงได้ 2 ทิศทาง, ศุภโชค ตันติวิวัทน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเคลื่อนที่ของอากาศยานแบบไร้คนขับชนิด 4 ใบพัดตรึงนั้น ถูกจำกัดเนื่องด้วยใช้โรเตอร์แบบตรึงเพียงสี่ตัวเท่านั้น งานวิจัยฉบับนี้จึงขยายขีดความสามารถของอากาศยานไรคนขับนี้ ด้วยการออกแบบอากาศยานชนิด 5 ใบ โดยพัฒนามาจากแบบ 4 ใบพัดตรึงด้วยการเพิ่มใบพัดที่ตำแหน่งตรงกลางอากาศยานที่ติดตั้งบนกลไกกิมบอลเพื่อควบคุมทิศทางของแรงผลัก โดยแรงผลักจากโรเตอร์เดิมและโรเตอร์ใหม่รวมกันทำให้เกิดแรงที่ใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ไปด้านข้าง และการเอียงตัวของอากาศยานได้ดีขึ้น ในการออกแบบระบบการควบคุมอากาศยานได้เสนอตัวคุมคุมแบบพีไอดีแบบไม่เชิงเส้น (nonlinear PID controller) เพื่อใช้ในการควบคุมอากาศยานให้เคลื่อนที่ตามเส้นทางที่ต้องการ โดยตัวควบคุมดังกล่าวได้ใช้อินทิกรัลแบบพิเศษ นอกจากนี้แล้วงานวิจัยฉบับนี้ยังใช้เทคนิคการปรับให้เหมาะสม (optimization technique) เพื่อจัดสรรแรงขับของโรเตอร์ โดยพิจารณาจากไดนามิกส์ของกิมบอลและขีดจำกัดของโรเตอร์ ในส่วนของการทดลองได้มีการจำลองเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของข้อผิดพลาดอินทิกรัลแบบพิเศษ ตรวจสอบช่วงการเอียงตัวของอากาศยาน และสาธิตการติดตามการเคลื่อนที่บนเส้นโค้งสามมิติรูปเลขแปด (3D-Lissajous curve)

ระบบการภาพและอัลกอรึทึมสำหรับกระบวนการตัดเนื้อ, เจตนิพัทธ์ ทองประสิทธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

อุตสาหกรรมแปรรูปด้านการแยกส่วนหรือการตัดวัตถุดิบมีความสำคัญสูง การแยกส่วนวัตถุดิบเป็นวิธีการที่ต้องใช้ทักษะและแรงงานในการดำเนินงานสูง เพื่อที่จะสามารถแยกส่วนวัตถุดิบได้ตามความต้องการ งานวิจัยนี้จะมุ่งเน้นไปที่การออกแบบระบบการภาพ (Machine Vision) และพัฒนาอัลกอรึทึม (Algorithm) ในการแบ่งส่วน เพื่อสร้างแนวเส้นตัดวัตถุดิบที่เป็นเนื้อสัตว์เพื่อแบ่งวัตถุดิบออกเป็นชิ้น โดยแต่ละชิ้นมีน้ำหนักที่เท่ากัน สามารถออกแบบระบบการภาพที่ประกอบไปด้วยกล้อง Gocator line profile sensor เพื่อเก็บข้อมูลพอยต์คลาวด์ (Point cloud) ไปวิเคราะห์โดยใช้อัลกอรึทึมที่ถูกเขียนผ่านโปรแกรม Halcon เพื่อใช้ปริมาตรของวัตถุในหาตำแหน่งของแนวตัดแบ่งให้วัตถุทุกชิ้นมีน้ำหนักเท่ากัน การทดสอบและประเมินการทำงานของระบบจะใช้ดินน้ำมันและเนื้อสัตว์เป็นวัตถุที่ใช้ทดสอบ การทดสอบหลักจะมีด้วยกันสามการทดสอบ 1) ทดสอบแนวตัดแบบต่างๆและวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (One-Way ANOVA) ตัวอัลกอรึทึมสามารถแสดงได้ทั้งแนวตั้งและแนวนอนตามที่กำหนด แต่การกำหนดแนวตัดที่แตกต่างกันมีผลต่อความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยสัมบูรณ์ (Mean Absolute Error) ของน้ำหนักดินน้ำมันที่ระดับนัยสำคัญ 0.05 2) ประยุกต์ใช้ Gage R&R โดยใช้ข้อมูลของน้ำหนักดินน้ำมันชิ้นที่ 1-3 หลังจากการตัด หลังจากทำการวิเคราะห์พบว่าค่า %Study Var ของ Total Gage R&R ของทั้งสามชิ้นมีค่า 7.04%, 8.53%, 9.00% 3) ทดสอบการแบ่งเนื้ออกไก่, หมูแช่แข็ง และปลา ค่าเปอร์เซ็นต์ของค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดของเนื้อสัตว์ชิ้นนั้นๆอยู่ที่ 2.28% - 15.96% โดยเรียงจากน้อยสุดคือเนื้ออกไก่กับปลาและมากสุดที่เนื้อหมูตามลำดับ

Design And Fabrication Of An Anthropomorphic Robotic Finger With Dual Tendon Drives And Passive Stretch-Driven Elastic Members, Worathris Chungsangsatiporn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Human hands are unparalleled in their dexterity, precision, and versatility, making them ideal models for robotic systems. Conventional robotic hands with standard joints cannot fully replicate human hand biomechanics, often resulting in increased weight, cost, and complexity. The primary objective is to develop a robotic finger that closely mimics anthropomorphic characteristics using computer-aided design (CAD) and rapid prototyping technology and to analyze its force and motion behaviors. The underactuated hybrid design combined soft and rigid elements and emphasizes passive adaptability to achieve dexterity. Rolling contact joints were applied to replicate varied rotational axis biomechanics. Springs and tendon routes were integrated …

ผลของการชดเชยแรงโน้มถ่วงแบบลูกเบี้ยวและสปริงบนแขนหุ่นยนต์ 3 องศาอิสระ โดยใช้การควบคุมวงปิด, ปวเรศ ศรีเตชะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กลไกแขนกลหุ่นยนต์ได้มีการใช้งานหลายหลากทั้งในอุตสาหกรรมการผลิต การใช้งานในด้านสุขภาพและการแพทย์ และงานด้านบริการต่างๆ กลไกแขนกลเหล่านี้ถูกขับเคลื่อนด้วยตัวขับ (Actuators) เพื่อสร้างแรงขับที่ข้อต่อสำหรับขับเคลื่อนแขนกลให้เคลื่อนที่ไปตามที่ต้องการ ตัวขับเหล่านี้ (เช่นมอเตอร์) ต้องมีขนาดใหญ่มีกำลังมากพอเพื่อยกขับเคลื่อนภาระและน้ำหนักของแขนกลเองด้วย การที่มีตัวขับขนาดกำลังสูงทำให้มีแนวโน้มของการการอันตรายสูงขึ้น และ อีกทั้งกำลังงานส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้ในการขับเคลื่อนภาระที่ต้องการหากแต่เป็นการขับยกน้ำหนักของแขนกลเองเพื่อต้านแรงโน้มถ่วง เพื่อลดปัญหาดังกล่าวจึงมีการพัฒนาแขนกลที่มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วง (Gravity Compensation) งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาและทดสอบผลการควบคุมการขับเคลื่อนแขนกลตามเส้นทางที่โปรแกรมไว้ โดยเปรียบเทียบผลการควบคุมระหว่างแขนกลปกติ และ แขนกลเดียวกันที่มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วง แขนกลต้นแบบที่พัฒนาในงานวิจัยก่อนหน้านี้ มี 3 องศาอิสระ มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วงผ่านกลไกแบบขนานที่ฐาน เพื่อชดเชยพลังงานศักดิ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งต่างๆของแขนกล โดยนำเสนอผลการเปรียบเทียบการใช้กำลังงาน ผลสำฤทธิ์ในการควบคุมการเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางเดินที่ถูกออกแบบไว้ด้วยความเร็วคงที่ นำเสนอผลลัพธ์ ข้อเสนอแนะที่ได้จากการทดลองและผลการใช้การชดเชยแรงโน้มถ่วงส่งต่อการทำงานของแขนหุ่นยนต์

หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติบนถนนภายนอกอาคาร, ดิษณ์กร วานิชรัตนกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์เคลื่อนที่แบบขับเคลื่อนสี่ล้อโดยเฉพาะชนิดที่ใช้การขับเคลื่อนแบบ skid-steering เป็นหุ่นยนต์ที่ใช้มากนอกอาคาร หุ่นยนต์ประเภทนี้มีการลื่นไถลขณะทำการเลี้ยว ทำให้อยากต่อการควบคุม โดยเฉพาะหุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่แบบอัตโนมัติ วิทยานิพนธ์นี้ออกแบบและสร้างหุ่นยนต์เพื่อใช้การขับเคลื่อนแบบ skid-steering และ ใช้วิธีการแยกจุดศูนย์กลางหมุนของแต่ละล้อหรือ Instantaneous Center of Rotation (Separated ICR) เพื่อลดปัญหาการลื่นไถล นอกจากนั้นจะใช้กล้องสเตอริโอร่วมกับระบบ V-SLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping) เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวต่าง ๆ ผลลัพธ์จากการทดลองแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการชดเชยการลื่นไถลที่แตกต่างกันตามรัศมีการเลี้ยว ซึ่งจะพบว่าประเภทของพื้นผิวมีผลต่อวิธีการ Separated ICR ที่ใช้ในงานนี้น้อย ถึงแม้จะไม่สามารถประเมินความเสียดทานของพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ ลักษณะของพื้นผิวไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการลดการไถล ทำให้วิธีการดังกล่าวเหมาะสมต่อการนำไปใช้งานจริงกับหุ่นยนต์เคลื่อนที่แบบขับเคลื่อนสี่ล้อ นอกจากนั้นได้มีการจำลองการทำงานการไถลของระบบบังคับเลี้ยวแบบไถลโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ผลที่ได้ออกมาจากการจำลองการไถลถึงแม้จะไม่เหมือนกับผลการทดลองอย่างแม่นยำ แต่ก็มีแนวโน้มการไถลในลักษณะใกล้เคียงกัน ผลที่แตกต่างกันอาจเนื่องมาจากการจำลองความเสียดทานของพื้นผิวทำได้ค่อนข้างยาก แต่พื้นผิวที่งานวิจัยนี้สนใจแบบจำลองความเสียดทานมีผลไม่มากกับประสิทธิภาพของการชดเชยการลี่นไถล นอกจากนั้นวิทยานิพนธ์นี้ได้พัฒนาระบบ SLAM และระบบนำทางสำหรับใช้ภายนอกอาคารซึ่งสามารถใช้งานได้ดีในสภาพแวดล้อมระหว่างอาคารที่มีทางลาดและมีพื้นต่างระดับกัน

Single Spring Gravity Compensator For A Multi Degree Of Freedom Manipulator Arm, Krittanai Sajjapongse

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Designing industrial robots requires utmost attention to power consumption and safety, especially in today's environment where humans work closely with robots. However, due to their robust and weighty structures, most robotic manipulators are typically engineered with high-power systems to handle payloads and counteract gravity. This research develops a novel gravity compensator system that employs a single spring to counterbalance a multi-DOF manipulator. This system combines cam follower systems with a square root mechanism. We provide a general equation that applies to multiple degrees of freedom. Additionally, we designed and built a 3-DOF manipulator prototype. The experiment shows that our gravity …

Technical And Economic Feasibility Of A Microgrid For A Fire Station In Humboldt County, California., Nishaant Kumar Sinha

Cal Poly Humboldt theses and projects

Microgrids are emerging as a promising solution to unreliable grid energy. Today, California is not only witnessing grid resiliency challenges from natural disasters such as wildfires, earthquakes, floods and heatwaves, but it is also seeking to green the grid and bring more renewables online. For example, Humboldt County, where this project is focused, has recently experienced an earthquake of 6.4M (on December 22nd, 2022), which shut down the regional grid for ~20 hours.

Microgrid adoption enables critical facilities to operate seamlessly. The Humboldt Bay Fire Station (HBFS) No.1 is one such example, where first responders work to protect citizens against …

A Techno-Economic Analysis To Determine The Levelized Cost Of Hydrogen Generation Through Electrolysis For Humboldt Transit Authority, Humboldt County, California, Deepak Tripathi

Cal Poly Humboldt theses and projects

Abstract

This thesis aims to investigate the techno-economic feasibility of on-site electrolysis-based hydrogen generation for the Humboldt Transit Authority (HTA), focusing on determining the levelized cost of hydrogen (LCOH) for various system configurations and utility rate schedules. The study recommends using a 2.5 MW electrolyzer with the B-20 (T) utility rate schedule along with an E-GT rate supplement provided by PG&E as the most cost-effective solution to meet HTA's projected hydrogen demand. This demand is currently based on the utilization of 11 H₂ fuel cell buses, which is further expected to grow to 21 buses, and estimated public use …

Development Of Machine Learning Based Approach To Predict Fuel Consumption And Maintenance Cost Of Heavy-Duty Vehicles Using Diesel And Alternative Fuels, Sasanka Katreddi

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

One of the major contributors of human-made greenhouse gases (GHG) namely carbon dioxide (CO2), methane (CH4), and nitrous oxide (NOX) in the transportation sector and heavy-duty vehicles (HDV) contributing to about 27% of the overall fraction. In addition to the rapid increase in global temperature, airborne pollutants from diesel vehicles also present a risk to human health. Even a small improvement that could potentially drive energy savings to the century-old mature diesel technology could yield a significant impact on minimizing greenhouse gas emissions. With the increasing focus on reducing emissions and operating costs, there is a need for efficient and …

Lithium-Ion Battery Safety Analysis With Physical Sub-Models, Samuel Abimbola Ogunfuye

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Ever-increasing explosions occurring globally at a rapid rate and in diverse situations have re-established the fact that novel, faster, and more accurate approaches must be developed to analyze and possibly curb these explosions and avert their future occurrences. Experimental endeavors and computational fluid dynamics (CFD) simulations as compared to engineering models generally require enormous time, and resources, as well as a high-level of expertise and technicalities. This might, however, delay prompt analysis and the ability to draw conclusions, thereby causing setbacks in recommending safety measures for different situations and conditions. Therefore, robust models which are accurate and fast to give …

Methane Emissions Produced By Pneumatic Devices And Produced Water Tanks On Natural Gas Wellsites, Benjamin William Thornton

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Abstract

Methane Emissions Produced by Pneumatic Devices and Produced Water Tanks on Natural Gas Wellsites

Benjamin W. Thornton

In recent years, more scrutiny has been placed on the release of greenhouse gasses (GHGs) by the oil and gas industry in North America as climate concerns increase. In the coming years, stricter regulations proposed by the Environmental Protection Agency (EPA) concerning the release of GHGs will further direct attention to GHG emissions quantification, modeling, and overall reduction. Active natural gas wellsites employ production equipment that routinely emits methane during normal operation. Production equipment often includes, but is not limited to, gas …

Simulating The Impact Of Emissions Control On Economic Productivity Using Particle Systems And Puff Dispersion Model, Najam Khan

Electronic Theses and Dissertations

A simulation platform is developed for quantifying the change in productivity of an economy under passive and active emission control mechanisms. The program uses object-oriented programming to code a collection of objects resembling typical stakeholders in an economy. These objects include firms, markets, transportation hubs, and boids which are distributed over a 2D surface. Firms are connected using a modified Prim’s Minimum spanning tree algorithm, followed by implementation of an all-pair shortest path Floyd Warshall algorithm for navigation purposes. Firms use a non-linear production function for transformation of land, labor, and capital inputs to finished product. A GA-Vehicle Routing Problem …

Patient-Specific Analysis Of Aortic Hemodynamics And Wall Shear Stresses In Patients Undergoing Pediatric Bariatric Surgery Using 2d Phase-Contrast Mri, Oluwaferanmi S. Akande, Joao Soares, Nathan Hargan, Dr. Uyen Truong, Haeung Kang, David Lanning

UROP Posters

Patient-Specific Analysis of Aortic Hemodynamics and Wall Shear Stresses in Patients Undergoing Pediatric Bariatric Surgery using 2D Phase-Contrast MRI

Feranmi Akande¹ Nathan Hargan² Haesung Kang³ David Lanning³ Uyen Truong⁴ João S. Soares¹

¹ Department of Biomedical Engineering, College of Engineering, Virginia Commonwealth University

² Department of Mechanical & Nuclear Engineering, College of Engineering, Virginia Commonwealth University

³ Department of Cardiology, Children’s Hospital of Richmond, Virginia Commonwealth University

Introduction: Severe obesity among today’s youth is a rising epidemic within the United States. Emerging research has linked childhood obesity with shortened life expectancy and early …

Investigations Of A Surrogate Fuel Based On Fischer-Tropsch Gtl And Ctl In Cvcc, Idi And Di Compression Ignition Engines, Amanda C. Weaver

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

With the increase in availability, feedstocks, and properties of alternative fuels, compatibility issues emerge between current engine platforms often requiring a limit on the blend percentage of alternative fuel in conventional fuel or alteration to the engine platform. Two key metrics were identified, autoignition quality and lubrication characteristics, as vital for the proper function of a compression ignition engine, and if the blend of alternative fuels matches these two criteria for the diesel standard, then the resulting blend percentage can be considered as a viable alternative for complete replacement of conventional petroleum ULSD. Autoignition quality was matched using blends S-8, …

Aerostructural Predictions Combining Fenics And A Viscous Vortex Particle Method, Ryan Anderson, Andrew Ning, Ru Xiang, Sebastiaan P. C. Van Schie, Mark Sperry, Darshan Sarojini, David Kamensky, John T. Hwang

Faculty Publications

Electric Vertical Takeoff and Landing (eVTOL) aircraft experience complex, unsteady aerodynamic interactions between rotors, wings, and fuselage that can make design difficult. We introduce a new framework for predicting aerostructural interactions. Specifically, we demonstrate the coupling of a finite element solver with Reissner-Mindlin shell theory for computing deflections and a viscous vortex particle for capturing wakes. We perform convergence studies of the aerodynamics and the coupled aerostructural model. Finally, we share some preliminary results of the dynamic aeroelastic response of Uber’s eCRM-002 main wing, and share some qualitative observations.

Analytical Heat Transfer Modeling Of The Microwave Heating Process: A Focus On Carbon Black, Craig Offutt

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Electronic waste (e-waste) has become a significant environmental issue due to the rapid advancement of technology, increasing demand for electronic devices, and shorter lifespan of electronics. One critical step in processing the e-waste involves ball milling as a means of preparing the recycling e-waste for the recovery of critical materials. Ball milling is a technique that involves the mechanical crushing and grinding of electronic waste to reduce its size and improve its reactivity during recovery. Our focused recovery technique is based on a microwave recovery technique of these critical materials from e-waste. The size and distribution of the e-waste with …

Development Of Inconel 718f And Inconel 718e Powders For Parts Manufacturing Utilizing Binder Jet Three-Dimensional Printing And Compressed Pellet Methods, Duncan Eric Manor Ii

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Alloy Inconel 718 is a Ni based superalloy used for high temperature applications including turbine blades, turbocharger rotors and nuclear reactors. Inconel 718 is a popular commercial atomized powder that has limitations in performance for use in additive manufacturing applications due to poor part quality and efficiency of current fabrication methods. Developing new compositions and additive manufacturing (AM) methodologies of IN718 is critical to improve the quality and the efficiency of IN718 parts manufacturing. Developing new additive manufacturing methodology that produces higher quality parts made of IN718 as compared to current methods has the potential to greatly impact industry, academia, …

Investigation Of Oxidation And Corrosion Resistance Of Ni-Based Alloys And Stainless Steels Under Co2 Environments At Elevated Temperatures, Spencer Roy Fultineer

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

High mechanical strength integrity, high robustness towards oxidation, and high resistance to carburization under CO2 environments at elevated temperatures are usually required for metallic systems that are employed for power generation. INCONEL 625 is a nickel-based superalloy that started development in the 1950s. This material was designed with the distinct purpose of use in high-temperature and high-pressure systems. While various materials possess the physical properties to handle these conditions, the creation of IN625 addresses the need for a material to withstand the highly corrosive properties of these kinds of environments. In order to evaluate the oxidation and corrosion resistance of …

Combustion Characteristics Of Methane, Ethane, Propane, And Butane Blends Under Conditions Relevant Of A Dual-Fuel Diesel And Natural Gas Engine, Christopher Joseph Ulishney

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

As natural gas production infrastructure is already in place in most of the world and will continue expanding for the foreseeable future, natural gas is an alternative to traditional liquid petroleum fuels in heavy-duty engines. Dedicated natural gas or dual-fuel diesel-natural gas heavy-duty engines are alternatives to diesel-only power generation equipment. One challenge is the large variation in the natural gas composition available for such applications, which is known to significantly affect engine’s combustion characteristics and the emissions composition. As the literature on dual-fuel combustion under low load engine operating conditions that use more realistic natural gas mixtures (i.e., mixtures …

Accelerating Manufacturing Decisions Using Bayesian Optimization: An Optimization And Prediction Perspective, Taofeeq Olajire

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Manufacturing is a promising technique for producing complex and custom-made parts with a high degree of precision. It can also provide us with desired materials and products with specified properties. To achieve that, it is crucial to find out the optimum point of process parameters that have a significant impact on the properties and quality of the final product. Unfortunately, optimizing these parameters can be challenging due to the complex and nonlinear nature of the underlying process, which becomes more complicated when there are conflicting objectives, sometimes with multiple goals. Furthermore, experiments are usually costly, time-consuming, and require expensive materials, …

Design And Validation Of An Aerodynamic System For A Formula Sae® Vehicle Using Vehicle Dynamic Simulation And Experimentation, Evan S. Cole

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

This thesis presents the design, simulation, and experimental validation for the aerodynamic system for a Formula SAE® vehicle. The Society of Automotive Engineers ® (SAE) hosts a collegiate competition annually called Formula SAE® where students design, fabricate, and test a small “formula style” vehicle. The vehicle performs in relatively slow maneuvers, around different courses and tests to evaluate the vehicle’s overall performance. Over the years, collegiate teams have put significant research into the design and manufacturing of the aerodynamics of these vehicles. In order to justify this undertaking for future teams at West Virginia University’s Formula SAE® program, a comprehensive …

Finite Element Modeling And Analysis Of Breech Face Impressions, James A. Hamilton

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Finite element analysis (FEA) is a technique which has not been widely used in Forensic Science in general and firearms examination in particular. The general utility of FEA was assessed by the simulation of scenarios commonly encountered during the investigation of firearm related crimes. As a test, simulations included the perforation of a windshield and sheet metal with a 9 mm projectile, the development of pseudo subclass characteristics during the manufacturing of a breech face, and the impact of a projectile with another projectile in air and with a solid body. Results from the simulations were compared to projectiles and …

Imitation Learning For Swarm Control Using Variational Inference, Hafeez Olafisayo Jimoh

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Swarms are groups of robots that can coordinate, cooperate, and communicate to achieve tasks that may be impossible for a single robot. These systems exhibit complex dynamical behavior, similar to those observed in physics, neuroscience, finance, biology, social and communication networks, etc. For instance, in Biology, schools of fish, swarm of bacteria, colony of termites exhibit flocking behavior to achieve simple and complex tasks. Modeling the dynamics of flocking in animals is challenging as we usually do not have full knowledge of the dynamics of the system and how individual agent interact. The environment of swarms is also very noisy …