Engineering Commons^™

Optimal Supply Delivery Under Military Specific Constraints, Talena Fletcher

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Through-out military history, the need to safely and effectively allocate resources to various military operations was a task of extreme importance. Satisfying the needs of multiple consumers by optimally pairing with appropriate suppliers falls into the category of vehicle routing problems (VRP), which has been intensively studied over the years. In general, finding the optimal solution to VRP is known to be NP-hard. The proposed solutions rely on mathematical programming and the size of the problems that can be optimally solved is typically limited. In military settings, balancing the needs of multiple consumers with the current operational environment has always …

Modeling, Designing And Analysis Of A Standalone Pv Dc Microgrid System, Sharaf Sumaiya

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

The increasing concern about global warming, the upsurge of oil prices, and pollution of petroleum energy has led scientists to search for cost-effective energy sources, for example, photovoltaics. Recently DC microgrids have also drawn more consideration because of the expanding use of direct current (DC) energy sources, energy storages and loads in power systems. First, as a groundwork, the 1D organic solar cell has been investigated that leads to design 3D organic solar cell. Then design and analysis of a standalone solar PV system with dc microgrid has been proposed to supply power for both DC and AC loads. The …

การวิเคราะห์สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์ของแข็งที่ใช้ก๊าซที่ระบายออกจากระบบสำหรับการผลิตไฟฟ้า, จุฑามาศ ไชยชาญสกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาจากหอเผาทิ้งในกระบวนการผลิตปิโตรเลียมและปิโตรเคมีส่วนใหญ่มีองค์ประกอบที่เป็นก๊าซเรือนกระจก ปัจจุบันได้มีการศึกษาเพื่อลดปริมาณการปลดปล่อยก๊าซจากหอเผาทิ้ง ซึ่งจะช่วยลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกและการสูญเสียพลังงานจากการเผาไหม้ก๊าซในหอเผาทิ้งอีกด้วย งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการนำก๊าซทิ้งที่ระบายออกจากกระบวนการผลิตที่ผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิงกลับมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้เซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์แข็ง แบบจำลองระบบเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ก๊าซทิ้งจากกระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม ซึ่งมีก๊าซ ไฮโดรเจน และสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ เป็นองค์ประกอบหลัก ถูกพัฒนาขึ้นโดยใช้โปรแกรมจำลองกระบวนการ แอสเพน พลัส แบบจำลองระบบเซลล์เชื้อเพลิงที่ได้ถูกนำมาใช้ในการศึกษาผลของสภาวะการดำเนินงานของระบบเซลล์เชื้อเพลิง ที่มีต่อประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงในก๊าซทิ้ง การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิง และความสามารถในการลดปริมาณก๊าซทิ้งที่ระบายออกจากกระบวนการผลิตที่จะส่งไปยังหอเผาทิ้ง จากการวิจัยพบว่ากระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำที่มีค่าสัดส่วนคาร์บอนต่อไอน้ำเป็น 2.5 สารมารถเปลี่ยนรูปก๊าซทิ้งที่ระบายอออกจากกระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมเป็นก๊าซไฮโดรเจนได้สูงกว่ากระบวนการอื่น ซึ่งมีประสิทธิภาพในการผลิตคือร้อยละ 27.37 ที่อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส ในขณะที่กระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิต่ำที่มีค่าสัดส่วนไอน้ำต่อคาร์บอนเป็น 0.7 และกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เหมาะสำหรับการเปลี่ยนรูปก๊าซทิ้งจากกระบวนการกลั่นน้ำมันให้เป็นก๊าซมีเทน ซึ่งมีประสิทธิภาพในการผลิตคือร้อยละ 69.02 และ 59.99 ที่อุณหภูมิ 300 และ 760 องศาเซลเซียสตามลำดับ ก๊าซทิ้งจากกระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมที่ผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิต่ำสามารถผลิตพลังงานงานไฟฟ้าได้ดีที่สุด (1472.68 kW) และมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของเซลล์เชื้อเพลิงคือร้อยละ 32.30 โดยการป้อนก๊าซทิ้งจากกระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมปริมาณ 435 กิโลกรัมต่อชั่วโมง เข้าไปในกระบวนการและสามารถลดการการปลดปล่อยปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการเผาไหม้ของหอเผาทิ้งได้สูงถึงร้อยละ 76.76 และ 76.38 ตามลำดับ

การออกแบบระบบขนส่งผู้สูงอายุเพื่อกิจกรรมในชุมชน กรณีศึกษา: ชุมชนวังทองหลางและบึงยี่โถ, ทรงพร สุวัฒิกะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้เป็นการวิเคราะห์และออกแบบระบบการขนส่งให้กับผู้สูงอายุเพื่อการเข้าร่วมกิจกรรมในชุมชน เพื่ออำนวยความสะดวกให้กับผู้สูงอายุในการเดินทางเข้าร่วมกิจกรรมได้อย่างปลอดภัย โดยพื้นที่ที่ทำการศึกษาคือชุมชนในเขตวังทองหลางและชุมชนในตำบลบึงยี่โถ ซึ่งเป็นชุมชนที่มีศูนย์กิจกรรมสำหรับผู้สูงอายุเป็นการเฉพาะ งานวิจัยนี้แบ่งการสำรวจเป็น 2 ขั้นตอน โดยขั้นแรกเป็นการสำรวจพฤติกรรมการเดินทาง การเลือกรูปแบบการบริการขนส่ง และการสัมภาษณ์เจ้าหน้าที่ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งผลจากการสำรวจขั้นแรกนำไปสู่แบบสอบถามการจำลองสถานการณ์การเลือกระบบขนส่งภายในชุมชน โดยทำการสอบถามกับผู้สูงอายุรวม 400 ท่าน โดยระบบขนส่งที่ผู้สูงอายุต้องการมีรูปแบบการบริการที่คล้ายกัน โดยทั้งสองชุมชนต้องการการบริการขนส่งที่มีตารางเวลาที่แน่นอน ต้องการค่าโดยสารที่มีราคาต่ำ ส่วนรูปแบบรถแตกต่างกันออกไป ชุมชนวังทองหลางซึ่งอยู่ในเขตเมือง ผู้สูงอายุมีรายได้ต่ำ สนใจรถสี่ล้อเล็ก ส่วนชุมชนบึงยี่โถซึ่งเป็นชุมชนชานเมือง ผู้สูงอายุมีรายได้ต่ำเช่นเดียวกัน สนใจรถกอล์ฟและนำผลจากการสำรวจมาวิเคราะห์ด้วยแบบจำลองสมการถดถอยเชิงเส้นเพื่อหาปริมาณการเดินทางในแต่ละระบบขนส่ง และผลจากแบบจำลองพบว่า ปัจจัยที่มีผลต่อการเลือกระบบขนส่งภายในชุมชนที่มีนัยสำคัญทางสถิติ สำหรับชุมชนในเขตเมืองได้แก่ เพศหญิง รายได้ ระยะการเดินทาง รูปแบบการเดินรถ รูปแบบรถบริการ และค่าโดยสาร ส่วนชุมชนชานเมืองได้แก่ เพศหญิง อายุ รายได้ ระยะการเดินทาง รูปแบบการเดินรถ รูปแบบรถ และค่าโดยสาร และผลจากการสำรวจนี้สามารถนำมาใช้ประมาณการต้นทุนและรายรับที่คาดว่าจะเกิดขึ้น สามารถหาระบบขนส่งที่เหมาะสมกับผู้สูงอายุภายในชุมชน ทั้งนี้หน่วยงานที่ดูแลผู้สูงอายุสามารถนำมาวางแผนและเตรียมงบประมาณในการสนับสนุน หรือเป็นข้อเสนอแนะในการวางแผนการจัดระบบขนส่งที่มีความยั่งยืนให้กับชุมชน และงานวิจัยนี้จะเป็นแบบอย่างให้กับพื้นที่อื่นๆ ต่อไป

พฤติกรรมของเสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กรูปพรรณรับแรงกระทำเยื้องศูนย์, รณพีร์ รุ่งมงคลรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาพฤติกรรมของเสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กรูปพรรณรับแรงกระทำเยื้องศูนย์ รูปแบบการทดสอบประกอบด้วย เสารับแรงกระทำตรงศูนย์ เสารับแรงกระทำเยื้องศูนย์ และคานรับแรงดัด หน้าตัดท่อสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 150x150 มิลลิเมตร เติมด้วยคอนกรีตที่มีกำลังรับแรงอัดประลัยเฉลี่ยเท่ากับ 22.5 เมกะปาสคาล ที่เสริมด้วยเหล็กรูปพรรณรูปตัวเอช (H) ขนาด 100x9.30 กิโลกรัมต่อเมตร เสามีความสูง 450 มิลลิเมตร และคานมีความยาว 1500 มิลลิเมตร ตัวแปรทดสอบที่ศึกษาได้แก่ ระยะเยื้องศูนย์ (0, 15 และ 30 มิลลิเมตร) และการติดตั้งหรือไม่ติดตั้งสลักรับแรงเฉือน จากการทดสอบพบว่า (1) เสาจะมีกำลังรับแรงอัดมากที่สุดเมื่อแรงกระทำตรงศูนย์ โดยกำลังรับแรงอัดจะลดลงเมื่อแรงกระทำห่างจากจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดมากขึ้น (2) การติดตั้งสลักรับแรงเฉือนช่วยเพิ่มกำลังรับแรงอัด ให้สาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กรูปพรรณ และช่วยเพิ่มความต้านทานการโก่งเดาะเฉพาะที่ของตัวอย่างที่รับแรงกระทำเยื้องศูนย์ (3) เสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กรูปพรรณมีกำลังรับแรงอัดมากกว่าผลรวมของกำลังรับแรงอัดจากท่อเหล็ก เหล็กรูปพรรณ และคอนกรีต ที่มีขนาดและวัสดุเดียวกัน และมากกว่าผลรวมของกำลังรับแรงอัดจากเสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตและเหล็กรูปพรรณ เนื่องจากพฤติกรรมเชิงประกอบของวัสดุ และคอนกรีตถูกโอบรัดโดยเสาท่อเหล็กและท่อเหล็ก ศึกษาสมการเส้นโค้งปฏิสัมพันธ์กำลังรับแรงอัดและแรงดัดจากข้อกำหนด AISC360-16และมาตรฐาน Eurocode4 พบว่าการประยุกต์ใช้สูตรการคำนวณจากข้อกำหนด AISC 360-16 และมาตรฐาน Eurocode4 ใกล้เคียงกับผลการทดสอบ โดยทำนายค่ากำลังรับแรงกระทำตรงศูนย์ไว้สูงกว่าผลการทดสอบ แต่ทำนายค่ากำลังรับแรงกระทำเยื้องศูนย์และแรงดัดต่ำกว่าผลการทดสอบ

การประเมินกำลังของเสาวัสดุผสมโดยใช้ฐานข้อมูลการทดสอบ, วรพล ฮ้อแสงชัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้นำเสนอการประเมินสมการทำนายกำลังของเสาวัสดุผสมตามข้อกำหนด AISC 360-16 และมาตรฐาน Eurocode 4 โดยได้รวบรวมข้อมูลผลการทดสอบเสาวัสดุผสมจากงานวิจัยในอดีตตั้งแต่ปี ค.ศ. 1970 ถึง ปัจจุบัน เพื่อสร้างฐานข้อมูลการทดสอบเสาวัสดุผสม และได้ใช้ข้อมูลผลการทดสอบจำนวน 76 426 และ 347 ตัวอย่าง ในการประเมินความแม่นยำและความปลอดภัยของสมการทำนายกำลังสำหรับเสาเหล็กหุ้มด้วยคอนกรีต เสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตหน้าตัดกลมและหน้าตัดสี่เหลี่ยม ตามลำดับ โดยพบว่า สมการทำนายกำลังตามข้อกำหนด AISC 360-16 สามารถทำนายกำลังของเสาเหล็กหุ้มด้วยคอนกรีตและเสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตภายใต้แรงอัดกระทำตรงศูนย์ได้อย่างปลอดภัย แม้ว่ากำลังของวัสดุที่ใช้จะสูงกว่าขอบเขตกำลังของวัสดุที่ระบุไว้ในข้อกำหนด ในขณะที่ สมการทำนายกำลังตามมาตรฐาน Eurocode 4 ทำนายกำลังสูงกว่าผลการทดสอบบางตัวอย่างสำหรับเสาเหล็กหุ้มด้วยคอนกรีตและเสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตหน้าตัดสี่เหลี่ยมที่ใช้เหล็กรูปพรรณที่มีหน่วยแรงครากสูงกว่าขอบเขตที่ระบุไว้ในมาตรฐาน นอกจากนี้ ฐานข้อมูลการทดสอบได้ถูกใช้ในการวิเคราะห์การถดถอยเชิงสัญลักษณ์เพื่อศึกษาผลกระทบของขนาดเสาต่อหน่วยแรงอัดสูงสุดของเสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตหน้าตัดกลม โดยพบว่า ผลกระทบของขนาดเสาต่อหน่วยแรงอัดสูงสุด ขึ้นอยู่กับขนาดของท่อเหล็ก อัตราส่วนเหล็กรูปพรรณ และกำลังอัดของคอนกรีต งานวิจัยนี้ยังได้นำเสนอแนวทางในการสร้างเส้นโค้งปฏิสัมพันธ์กำลังของเสาวัสดุผสมในรูปแบบไร้หน่วยจากผลการวิเคราะห์การถดถอยเชิงสัญลักษณ์สำหรับช่วยในการวิเคราะห์และออกแบบเสาท่อเหล็กเติมด้วยคอนกรีตหน้าตัดกลม โดยมีลักษณะเช่นเดียวกับเส้นโค้งปฏิสัมพันธ์รูปแบบไร้หน่วยสำหรับเสาคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้แรงในแนวแกนและแรงดัดกระทำร่วมกัน

การศึกษาผลกระทบ Total Water Storage ที่มีผลต่อค่าแรงโน้มถ่วงบนพื้นโลกในพื้นที่ภาคใต้ ประเทศไทย, สรณีย์ วิไลวงษ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

น้ำเป็นทรัพยากรที่สำคัญต่อการดำรงชีวิต มีการเคลื่อนที่ เปลี่ยนแปลงสถานะ และ รูปร่าง หรือเรียกว่าวัฐจักรของน้ำ ไม่มีการสูญหายไปไหน เพื่อการตรวจสอบปริมาณน้ำในพื้นที่ภาคใต้ ประเทศไทย ข้อมูลการเปลี่ยนแปลง Total water storage อันประกอบด้วย ปริมาณน้ำท่า ปริมาณน้ำฝน และการคายระเหย รวมไปถึงปริมาณน้ำที่กักเก็บในเขื่อน จึงถูกนำมาใช้ในการศึกษาครั้งนี้ เพื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลการเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงบนพื้นโลกที่ตรวจจับได้จากดาวเทียม GRACE โดยค่าแรงโน้มถ่วงจะมีความสัมพันธ์กับวัตถุต่างๆที่อยู่ในโลก รวมไปถึงน้ำในสถานะที่แตกต่างกันจะมีค่าแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกัน จากการศึกษาสามารถสรุปได้ว่า การเปลี่ยนแปลง Total water storage มีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงค่าแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวโลก เมื่อปริมาณการเปลี่ยนแปลง Total water storage มีค่าเพิ่มขึ้น ค่าการเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงจะมีค่าเพิ่มขึ้นเช่นกัน ในขณะที่เมื่อปริมาณการเปลี่ยนแปลง Total water storage ลดลง ค่าการเปลี่ยนแรงโน้มถ่วงบนพื้นโลกจะลดลงเช่นกัน โดยค่าความผิดปกติของการเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงบนพื้นโลกมีค่าคงที่ เมื่อเปรียบเทียบในช่วงการเปลี่ยนแปลง Total water storage หรือเหตุการณ์อุทกภัยและภัยแล้ง และ GRACE สามารถตรวจจับปริมาณน้ำที่มหาศาลได้ดีกว่าปริมาณน้ำขนาดเล็ก เช่นปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณน้ำจากการเปลี่ยนแปลง Total water storage

Inertial And Liquefaction-Induced Kinematic Demands On A Pile-Supported Wharf: Physical Modeling, Milad Souri, Arash Khosravifar, Stephen E. Dickenson, Scott Schlechter, Nason Mccullough

Civil and Environmental Engineering Faculty Publications and Presentations

Results of a centrifuge test on a pile-supported wharf were used to investigate the time-, depth-, and row-dependent nature of kinematic and inertial loading on wharf piles in sloping rockfill. P-y models were calibrated against recorded bending moments in different piles and different depths. It was found that full kinematic demands and full superstructure inertia should be combined to estimate bending moments at pile head and shallow depths (less than 10 diameters below the ground surface). On the contrary, it was found that applying full kinematic demands alone was adequate to estimate pile bending moments at large depths (greater than …

The Effects Of Long-Duration Subduction Earthquakes On Inelastic Behavior Of Bridge Pile Foundations Subjected To Liquefaction-Induced Lateral Spreading, Jonathan Nasr, Arash Khosravifar

Civil and Environmental Engineering Faculty Publications and Presentations

Effective-stress nonlinear dynamic analyses (NDA) were performed for a large-diameter reinforced concrete (RC) pile in multi-layered liquefiable sloped ground. The objective was to assess the effects of earthquake duration on the combination of inertia and liquefaction-induced lateral spreading. A parametric study was performed using input motions from subduction and crustal earthquakes covering a wide range of motion durations. The NDA results showed that the pile head displacements increased under liquefied conditions, compared to nonliquefied conditions, due to liquefaction-induced lateral spreading. The NDA results were used to develop a displacement-based equivalent static analysis (ESA) method that combines inertial and lateral spreading …

Drone Deliveries Logistics, Efficiency, Safety And Last Mile Trade-Offs, Miguel A. Figliozzi, Chad Tucker, Polina Polikakhina

Civil and Environmental Engineering Faculty Publications and Presentations

Unmanned aerial vehicles (UAV) or drone last mile deliveries are receiving a lot of attention from startups and big companies like Google, Amazon, and UPS. Around the world there are already examples of successful small scale delivery operations utilizing drones. Despite all the hype and excitement around this topic, there is surprisingly little research done on understanding the capabilities and technical tradeoffs among drones that are currently available in the market. The goal of this paper is to survey currently available multicopter drones and analyze them in terms of their potential for last mile and last yard deliveries. Novel data …

Predicting Energy And Water Consumption On Dairy Farms Through Statistical Analysis And Machine-Learning Methods, Philip Shine

Theses

With the abolishment of milking quotas across all European Union member states in April 2015, dairy farmers must adjust their farming practises to minimise milk production costs to adequately prepare for potential periods of reduced revenue. Milk production is an intense energy and water consuming process. Coupled with challenging European greenhouse gas reduction targets and legislation regarding the prevention of groundwater pollution and deterioration, increasing the production of milk in Ireland must be met with the sustainable consumption of on-farm energy and direct water resources, to ensure the future monetary and environmental sustainability of Ireland’s dairy industry. Thus, this body …

Using Agricultural Wastes To Treat Lead-Contaminated Water In Western Australia, Hanie Hashtroudi

Theses: Doctorates and Masters

Aqueous solutions are becoming increasingly contaminated in all parts of the world (2015). Heavy metals are toxic contaminants that are mainly distributed in urban stormwater run-off and industrial wastewaters as a result of some mining operations, electronic assembly planting, battery manufacturing, and etching operations (Kadirvelu et al. 2001). Pb (II) is a heavy metal that causes significant damage in the human body. Drinking lead-contaminated water even at low concentrations may cause lifethreatening conditions such as cancer, kidney damage, brain damage, and liver problems (El-Said 2010). Therefore, it is necessary to remove lead from aqueous solutions.

Several conventional physical, chemical, and …

Extraction Of Patterns In Selected Network Traffic For A Precise And Efficient Intrusion Detection Approach, Priya Naran Rabadia

Theses: Doctorates and Masters

This thesis investigates a precise and efficient pattern-based intrusion detection approach by extracting patterns from sequential adversarial commands. As organisations are further placing assets within the cyber domain, mitigating the potential exposure of these assets is becoming increasingly imperative. Machine learning is the application of learning algorithms to extract knowledge from data to determine patterns between data points and make predictions. Machine learning algorithms have been used to extract patterns from sequences of commands to precisely and efficiently detect adversaries using the Secure Shell (SSH) protocol. Seeing as SSH is one of the most predominant methods of accessing systems it …

Liner Characterisation And Leak Detection Using Electrical Resistivity Techniques, Lopa M S Pandey

Theses: Doctorates and Masters

The resistivity of soil ranges from 7-15 Ωm for Leachate #1 to 20-50 Ωm for Leachate #2. The resistivity decreases with an increase in the proximity to the leak point. Furthermore, the resistivity values obtained with water were nearly 10 times the values observed with landfill leachate as the leaching liquid. Based on the resistivity profiles of soil as observed at different time intervals, the method is found to be effective in determining leakages in the liner.

The test results have also been presented for the leakage of Bayer liquor obtained from aluminium manufacturing company in Western Australia. The resistivity …

Detection Of Orbital Angular Momentum With Metasurface At Microwave Band, Menglin L.N. Chen, Li (Lijun) Jun Jiang, Wei E.I. Sha

Electrical and Computer Engineering Faculty Research & Creative Works

An orbital angular momentum (OAM) detection approach at microwave band is proposed. A transmittance function is exploited to model a transmissive metasurface. Then, the metasurface is designed to convert an OAM wave to multiple waves, only one of which is Gaussian. The radiation direction of the Gaussian wave is distinguishable according to the order of incident OAM. Consequently, by locating the Gaussian wave, the incident OAM can be conveniently determined. We use a simple field source to simulate the incident OAM wave in full-wave simulation. It largely simplifies the simulation process when an incident wave carrying OAM is needed. Both …

Machine Learning Based Multilevel Fast Multipole Algorithm, Jia Jing Sun, Sheng Sun, Yongpin Chen, Li (Lijun) Jun Jiang

Electrical and Computer Engineering Faculty Research & Creative Works

In this paper, a novel translator calculation method for the multilevel fast multipole algorithm (MLFMA) is proposed based on a machine learning approach. The generalized regression neural networks are introduced to fit the translation function of MLFMA during the procedure of eletromagnetic scattering analysis. Compared to the traditional method, the new method inherits advantages of the generalized regression neural networks (GRNN) and can approximate the translator with high accuracy simultaneously. As an example, a two-level 2D MLFMA for a perfect electrically conductor (PEC) is finally implemented and the translators are reconstructed by using the proposed model. The numerical results validate …

Fast Direct Equivalence Principle Algorithm For Multi-Scale Electromagnetic Problems, Qin S. Liu, Qi Dai, Tian Xia, Ting Wan, Li (Lijun) Jun Jiang, Sheng Sun, Weng Cho Chew

Electrical and Computer Engineering Faculty Research & Creative Works

The Equivalence principle algorithm is proposed to integrated with hierarchical matrix based fast direct solver in order to solve deep multi-scale problem accurately and efficiently. Additionally, model order reduction techniques are applied to the equivalence principle algorithm to further reduce the computational complexities.

Machine Learning Based Neural Network Solving Methods For The Fdtd Method, He Ming Yao, Li (Lijun) Jun Jiang

Electrical and Computer Engineering Faculty Research & Creative Works

In this paper, two novel computational processes are proposed to solve Finite-Difference Time-Domain (FDTD) based on machine learning deep neural networks. The field and boundary conditions are employed to establish recurrent neural network FDTD (RNN-FDTD) model and convolution neural network FDTD (CNN-FDTD) model respectively. Numerical examples from scalar wave equations are provided to benchmark the performance of the proposed methods. The results demonstrate that the newly proposed methods could solve FDTD steps with satisfactory accuracy. According to our knowledge, these are unreported new approaches for machine learning based FDTD solving methods.

Service Integration Design Patterns In Microservices, Meng Wang

Electronic Theses and Dissertations

“Microservices” is a new term in software architecture that was defined in 2014 [1]. It is a method to build a software application with a set of small services. Each service has its process to serve a single purpose and communicates with other services through lightweight mechanisms. Because of a great deal of independently distributed services, it is a challenge to integrate the loose services fully. Too many trivial relationships can be messed up easily during deployment. Also, it is hard to modify the relationships if the services are updated as the source codes need to be re-edited and tested. …

Development Of An Indoor Multirotor Testbed For Experimentation On Autonomous Guidance Strategies, Kidus Guye

Electronic Theses and Dissertations

Despite the vast popularity of rotary wing unmanned aerial vehicles and research centres that develop their guidance software, there are only a limited number of references that provide an exhaustive description of a step-by-step procedure to build-up a multirotor testbed. In response to such need, the first part of this thesis aims to describe, in detail, the complete procedure to establish and operate an autonomous multirotor unmanned aerial vehicle indoor experimental platform to test and validate guidance, navigation and control strategies. Both hardware and software aspects of the testbed are described to offer a complete understanding of the different aspects. …

Calibration Of Mine Ventilation Network Models Using The Non-Linear Optimization Algorithm, Guang Xu, Jinxin Huang, Baisheng Nie, Duncan Chalmers, Zhuoming Yang

Mining Engineering Faculty Research & Creative Works

Effective ventilation planning is vital to underground mining. To ensure stable operation of the ventilation system and to avoid airflow disorder, mine ventilation network (MVN) models have been widely used in simulating and optimizing the mine ventilation system. However, one of the challenges for MVN model simulation is that the simulated airflow distribution results do not match the measured data. To solve this problem, a simple and effective calibration method is proposed based on the non-linear optimization algorithm. The calibrated model not only makes simulated airflow distribution results in accordance with the on-site measured data, but also controls the errors …

Containment Control Of Heterogeneous Systems With Non-Autonomous Leaders: A Distributed Optimal Model Reference Approach, Yongliang Yang, Shusen Cheng, Yixin Yin, Donald C. Wunsch

Electrical and Computer Engineering Faculty Research & Creative Works

This paper presents a distributed optimal model reference adaptive control approach for solving containment control of heterogeneous multi-agent systems (MASs) with non-autonomous leaders. First, a fully distributed adaptive observer is designed to provide for each agent the desired reference trajectory by estimating the convex hull spanned by leaders. The distributed observer dynamics serves as a reference model for each follower to synchronize. The global communication graph information or the leader dynamics is not required to design the observer. In contrast to existing model reference adaptive controllers (MRAC) for single-agent systems and containment control solutions for MASs, the proposed MRAC approach …

Room Temperature Ferromagnetism In Gadolinium-Doped Gallium Nitride, Vishal G. Saravade, Cameron H. Ferguson, Amirhossein Ghods, Chuanle Zhou, Ian T. Ferguson

Electrical and Computer Engineering Faculty Research & Creative Works

Anomalous Hall effect was observed at room temperature in MOCVD-grown GaGdN from a (TMHD)3Gd source, which can contain oxygen in its organic ligand. GaN, and GaGdN grown using a Cp3Gd precursor which does not contain oxygen only showed the ordinary Hall effect. This indicates that oxygen could have a role in magnetic properties of GaGdN. The relationship between the anomalous Hall conductivity and longitudinal conductivity indicated that metallic conduction, hopping of carriers, and scattering-independent mechanisms are likely responsible for the ferromagnetism. However, this still requires further clarification.

Development Of An Odor Management Plan For South Dakota, Suraiya Akter

Electronic Theses and Dissertations

Odor from livestock operations is often a nuisance to the neighborhood stakeholders and is one of the major environmental and societal issues associated with livestock industries. An odor management plan is not a requirement during the state permitting process of any livestock operation in South Dakota, but may be required to varying degrees for county level approval. Some neighboring states have developed odor management planning guides or templates which help address odor issues. Adoption of an odor management plan in SD can help address concerns of odor for the continuously expanding livestock industry in this state. Hence, an odor management …

Lcd 3d Printing Of A Photocurable Elastomer For Tissue Engineering, Beatriz Luiza De Souza

Electronic Theses and Dissertations

Three-dimensional scaffolding is an emerging research area in biomedical and tissue engineering. Scaffolds provide the possibility of growing tissues in a controlled environment, with desired characteristics and properties towards a specific application. A new method to 3D print biodegradable and biocompatible material called Polyglycerol Sebacate Acrylate (PGSA) is demonstrated. PGSA is essentially an acrylated form of PGS using photoinitiator to become a photocurable resin suitable for liquid crystal display (LCD) 3D printing. PGSA was selected because its rheological and crosslinking behavior (and hence its mechanical properties) can be controlled by changes in curing time, temperature, and pressure. This material has …

Optimization Of Microfluidic Particle Separator Geometry Using Computational Fluid Dynamics, Joseph Petersen

Electronic Theses and Dissertations

Computational fluid dynamics software was used to simulate the motion of circulating tumor cells in a variety of microfluidic cell isolation devices. Design of several novel microfluidic cell isolation devices was aided by viewing streamlines of fluid in devices in simulation. Devices that performed best in simulation used 5-micrometer wide guiding channels to guide cells to the capture location in the device. While these devices performed better than other devices in simulation and captured all particles regardless of position along inlet, experimental results differ from simulation.

Nonlinear Stochastic Filtering For Online State Of Charge And Remaining Useful Life Estimation Of Lithium-Ion Battery, Suresh Daravath

Electronic Theses and Dissertations

Battery state monitoring is one of the key techniques in Battery Management System (BMS). Accurate estimation can help to improve the system performance and to prolong the battery lifetime. The main challenges for the state online estimation of Li-ion batteries are the flat characteristic of open circuit voltage (OCV) with the function of the state of charge. Hence, the focus of this thesis study is to estimation of the state of charge (SOC) of Li-ion with high accuracy, more robustness. A 2nd order RC equivalent circuit model is adapted to battery model for simulation, mathematical model analysis, and dynamics characteristic …

Evaluation Of The Mechanical Properties Of 3d Printed Carbon Fiber Composites, Max James Sauer

Electronic Theses and Dissertations

Studies have been done involving the use of carbon fiber as a reinforcement for three dimensional (3D) printed parts. The Markforged Mark Two is a commercial grade 3D printer capable of printing parts reinforced with continuous fibers such as carbon fiber, Kevlar, and fiberglass. Short Carbon Fiber Composite tensile specimen were printed on both a Markforged Mark Two and Flashforge Creator Pro using Markforged Onyx filament. The results of these parts were compared for their tensile properties, dimensional accuracy, and mass estimates. The Creator Pro was capable of producing stronger parts on average, while the Mark Two produced more dimensionally …

Topology Optimization Of Lightweight Structural Composites Inspired By Cuttlefish Bone, Varun Kumar Gadipudi

Electronic Theses and Dissertations

Lightweight material structure is a crucial subject in product design. The lightweight material has high strength to weight proportion which turns into an immense fascination and a territory of investigation for the researchers as its application is wide and expanding consistently. Lightweight composite material design is accomplished by choice of the cellular structure and its optimization. Cellular structure is utilized as it has wide multifunctional properties with lightweight characteristics. Unless it has been topologically optimized, each part in a assembly most likely weighs more than it needs to. Additional weight implies abundance materials are being utilized, loads on moving parts …

Bio-Mimetic Design With 3d Printable Composites, Ramya Mitra Patnam Damodaram

Electronic Theses and Dissertations

Weight and stiffness are key factors in the advancement of materials and parts for use in numerous industries. Lightweight cellular structures are broadly utilized for this reason. However, these structures must satisfy several key constraints: they should be light yet structurally safe, sustainable in different loading conditions, resource efficient and easy to maintain. Bio-inspired materials/structures which results in desirable material features are a significant inspiration for engineered cellular structures. Cellular structures can be designed to have multifunctional properties along with lightweight characteristics. Currently, these structures with high strength to weight ratio are widely applied in many fields such as automotive, …