Mechanical Engineering Commons^™

Ideal Lacrosse Stick, Josh Beck, Tyler Skoloda, Noah Reed, Stanley Dembosky

Williams Honors College, Honors Research Projects

This project is focused on the design of a new and innovative lacrosse stick. Our main points of focus will be the strength and durability of the head. As well as solving some of the problems that exist in existing equipment. These problems were identified by interviewing experienced players at the college level. Benefits would include a stronger head that is easier to use for a player on the field to do things like pass, catch, shoot, and field ground balls in an optimal manner. Normally players will have to purchase new heads every season as a result of warping …

Additive Manufacturing Of Engineered Material Systems For Energy Applications, Luis Angel Chavez

Open Access Theses & Dissertations

Despite increasing efforts to use renewable electricity generation techniques in the last couple of decades, the world is still heavily reliant on traditional power generation techniques. This creates the need to make such systems cheaper and less pollutant through improvements to their efficiency. Increasing the efficiency and reliability of energy conversion systems, specially those based on combustion processes has been of interest for many years. However, material limitations have brought these systems to a stagnant condition.

A novel approach to help increase the efficiency of such systems is to closely monitor their operating conditions and therefore be able to increase …

Automated Runout Measurement Tool, Ethan Tisch

Williams Honors College, Honors Research Projects

A new measurement process and tool is to be developed to improve the existing method for measuring runout on the commutators of brushed DC product.

After an armature is manufactured, the commutator is inspected by placing the completed rotor assembly in one of several non-standard measurement fixtures. An indicator is then positioned on the commutator. A trained operator proceeds to rotate the armature while taking runout and bar-to-bar measurement at various positions along the length of the commutator.

This existing process is slow, costly, and unreliable. For these reasons, there is substantial economic pressure to develop a superior method for …

Tabletop Mechanical Tester, Jamie Dombroski, Brian English, Richard Leffler, Andrew Shirk

Williams Honors College, Honors Research Projects

The need for hands-on and face-to-face experiences in the engineering classroom is very great. The equations, principles, and concepts can all be learned, but without the visual and tactile application, these don’t always sink in or become concrete. A small-scale tensile test machine was designed, sourced, manufactured, and tested for the purpose of being applied in classroom settings to provide this experience to engineering students. Extensive research was performed concerning tensile machines on the market, the essential elements of which are the load cell, grips, crosshead, extensometer, motor, and frame. The raw materials for the frame were purchased and drawings …

Nanothermomechanical And And Or Logic Gates, Ahmed Hamed, Sidy Ndao

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Today’s electronics cannot perform in harsh environments (e.g., elevated temperatures and ionizing radiation environments) found in many engineering applications. Based on the coupling between near-field thermal radiation and MEMS thermal actuation, we presented the design and modeling of NanoThermoMechanical AND, OR, and NOT logic gates as an alternative, and showed their ability to be combined into a full thermal adder to perform complex operations. in this work, we introduce the fabrication and characterization of the first ever documented Thermal AND and OR logic gates. Theresults show thermal logic operations can be achieved successfully through demonstrated and easy-to- manufacture nanothermoMechanical logic …

Electrospun Thymosin Beta-4 Loaded Plga/Pla Nanofiber/ Microfiber Hybrid Yarns For Tendon Tissue Engineering Application, Shaohua Wu, Rong Zhou, Fang Zhou, Philipp N. Streubel, Shaojuan Chen, Bin Duan

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Microfiber yarns (MY) have been widely employed to construct tendon tissue grafts. However, suboptimal ultrastructure and inappropriate environments for cell interactions limit their clinical application. Herein, we designed a modified electrospinning device to coat poly(lactic-co-glycolic acid) PLGA nanofibers onto polylactic acid (PLA) MY to generate PLGA/PLA hybrid yarns (HY), which had a well-aligned nanofibrous structure, resembling the ultrastructure of native tendon tissues and showed enhanced failure load compared to PLA MY. PLGA/PLA HY significantly improved the growth, proliferation, and tendon-specific gene expressions of human adipose derived mesenchymal stem cells (HADMSC) compared to PLA MY. Moreover, thymosin beta-4 (Tβ4) loaded PLGA/PLA …

Additive Manufacturing Of Magnesium Alloys, Rakeshkumar Karunakaran, Sam Ortgies, Ali Tamayol, Florin Bobaru, Michael P. Sealy

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Magnesium alloys are a promising new class of degradable biomaterials that have a similar stiffness to bone, which minimizes the harmful effects of stress shielding. Use of biodegradable magnesium implants eliminates the need for a second surgery for repair or removal. There is a growing interest to capitalize on additive manufacturing's unique design capabilities to advance the frontiers of medicine. However, magnesium alloys are difficult to 3D print due to the high chemical reactivity that poses a combustion risk. Furthermore, the low vaporization temperature of magnesium and common biocompatible alloying elements further increases the difficulty to print fully dense structures …

Passivation Of Defects In Perovskite Materials For Improved Solar Cell Efficiency And Stability, Jinsong Huang, Xiaopeng Zheng

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Semiconductor devices, and methods of forming the same, include a cathode layer, an anode layer, and an active layer disposed between the cathode layer and the anode layer, wherein the active layer includes a perovskite layer. A passivation layer is disposed directly on a surface of the active layer between the cathode layer and the active layer, the passivation layer including a layer of material that passivates both cationic and anionic defects in the surface of the active layer.

3d Printing Of Multilayered Scaffolds For Rotator Cuff Tendon Regeneration, Xiping Jiang, Shaohua Wu, Mitchell Kuss, Yunfan Kong, Wen Shi, Philipp N. Streubel, Tieshi Li, Bin Duan

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Repairing massive rotator cuff tendon defects remains a challenge due to the high retear rate after surgical intervention. 3D printing has emerged as a promising technique that enables the fabrication of engineered tissues with heterogeneous structures and mechanical properties, as well as controllable microenvironments for tendon regeneration. In this study, we developed a new strategy for rotator cuff tendon repair by combining a 3D printed scaffold of polylactic-co-glycolic acid (PLGA) with cell-laden collagen-fibrin hydrogels. We designed and fabricated two types of scaffolds: one featuring a separate layer-by-layer structure and another with a tri-layered structure as a whole. Uniaxial tensile tests …

Imparities Of Shear Avalanches Dynamic Evolution In A Metallic Glass, Yin Du, Qing Zhou, Qian Jia, Yidi Shi, Haifeng Wang, Jian Wang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The imparities of shear avalanches dynamic evolution under nanoindentation originating from the soft regions and the stiff matrix were explored in a metallic glass by statistical and dynamic analysis. Upon the continuous indentation process, the dynamic state of the stiff matrix exhibits a transition from a chaotic behavior to a self-organized critical (SOC) behavior, whereas the soft regions are domi-nated by the SOC behavior throughout the indentation process. The mechanism was clarified by the evolution of the cut-off size of shear avalanches. These findings might advance our fundamental understanding of inhomogeneous deformation on microscale.

IMPACT STATEMENT The shear avalanches dynamic …

Foundry Sand Source Reduction Options: Life Cycle Assessment Evaluation, Samuel Ghormley, Robert Williams, Bruce Dvorak

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Foundries represent a significant part of the world’s economy and are a large consumer of energy and producer of solid waste. Sand-handling processes can use 5–10% of a foundry’s total energy. The goal of this research was to explore source reduction and waste minimization at a foundry, using both economic and Life Cycle Assessment (LCA) techniques to compare three secondary sand-reclamation options. LCA software modeled all sand processes at a mid-sized ferrous foundry in the USA. The LCA showed all secondary reclamation technologies, while more energy intensive at the foundry, lowered life cycle environmental impacts, including GHG emissions, ecotoxicity, and …

An Overview Of Additive Manufacturing Technologies—A Review To Technical Synthesis In Numerical Study Of Selective Laser Melting, Abbas Razavykia, Eugenio Brusa, Cristiana Delprete, Reza Yavari

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Additive Manufacturing (AM) processes enable their deployment in broad applications from aerospace to art, design, and architecture. Part quality and performance are the main concerns during AM processes execution that the achievement of adequate characteristics can be guaranteed, considering a wide range of influencing factors, such as process parameters, material, environment, measurement, and operators training. Investigating the effects of not only the influential AM processes variables but also their interactions and coupled impacts are essential to process optimization which requires huge efforts to be made. Therefore, numerical simulation can be an effective tool that facilities the evaluation of the AM …

Facile Production Of Large-Area Cell Arrays Using Surface-Assembled Microdroplets, Karla Perez-Toralla, Angel Olivera-Torres, Mark A. Rose, Amir Monemian Monemianesfahani, Keerthana Reddy, Ruiguo Yang, Stephen Morin

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Techniques that enable the spatial arrangement of living cells into defined patterns are broadly applicable to tissue engineering, drug screening, and cell–cell investigations. Achieving large-scale patterning with single-cell resolution while minimizing cell stress/damage is, however, technically challenging using existing methods. Here, a facile and highly scalable technique for the rational design of reconfigurable arrays of cells is reported. Specifically, microdroplets of cell suspensions are assembled using stretchable surface-chemical patterns which, following incubation, yield ordered arrays of cells. The microdroplets are generated using a microfluidic- based aerosol spray nozzle that enables control of the volume/size of the droplets delivered to the …

Characteristic Boundaries Associated With Three-Dimensional Twins In Hexagonal Metals, Shujuan Wang, Mingyu Gong, Rodney J. Mccabe, Laurent Capolungo, Jian Wang, Carlos N. Tomé

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Twinning is a critically important deformation mode in hexagonal close-packed metals. Twins are three-dimensional (3D) domains, whose growth is mediated by the motion of facets bounding the 3D twin domains and influences work hardening in metals. An understanding of twin transformations therefore necessitates that the atomic-scale structure and intrinsic mobilities of facets be known and characterized. The present work addresses the former point by systematically characterizing the boundary structures of 3D { ̄1012} twins in magnesium using high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Eight characteristic facets associated with twin boundaries are reported, five of which have never been experimentally observed before. …

Fluid Mechanics Education Using Japanese Anime: Examples From “Castle In The Sky” By Hayao Miyazaki, Sangjin Ryu, Haipeng Zhang, Markeya S. Peteranetz, Tareq Daher

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Current K-12 and undergraduate student have grown up with constant exposure to visual popular culture (e.g., movies, TV programs, graphic novels, etc.). Because youth find pop culture references in the classroom to be engaging, many science and engineering instructors have shown that examples found in visual pop culture can be used to teach science and engineering concepts.1,2 One recent study on the efficay os using pop ulture for instruction found that high school studetns learning from graphic-novel styles comics acquired deeper understanding of complex subject matter and reported higher engagement with the instructional materials as compared to students learning from …

Rotating-Liquid-Based Hydrogel Bead Generator, Haipeng Zhang, Sangjin Ryu

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Hydrogel beads are widely used in various applications, but producing such beads often requires complicated devices. Instead, we propose an easy-to-adopt, cost effective, open source hydrogel bead generator. This generator consists of two modules. The first module rotates two immiscible liquids in rigid body motion: mineral oil as the continuous phase (CP) liquid on top, and a hydrogel cross-linking (CL) liquid at bottom. The second module injects a hydrogel pre-polymer solution as the dispersed phase (DP) liquid into the rotating CP liquid. As the DP liquid flows out of a syringe needle, its drops are pinched off by the shear …

Assistive Rehabilitation Elliptical System, Carl Nelson, Cale J. Stolle, Judith M. Burnfield, Thad W. Buster, Bernadette Mccrory

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

An elliptical system is disclosed having a crank assembly configured to be adjusted in length to accommodate users having varying gaits. In some embodiments, the crank assembly includes a crank and an axle connection bracket that is slidably adjustable with respect to the crank. For example, the crank assembly can include a crank link having a longitudinal body, where the longitudinal body is connected to the crank at one end and includes a longitudinal slots slidably coupled with the axle connection bracket. The axle connection bracket is configured to slide through a plurality of positions along the longitudinal body. In …

Role Of Active Nanoliposomes In The Surface And Bulk Mechanical Properties Of Hybrid Hydrogels, R. Kadri, J. Bacharouch, K. Elkhoury, G. Ben Messaoud, C. Kahn, S. Desobry, M. Linder, Ali Tamayol, G. Francius, J.F. Mano, L. Sanchez-Gonzalez, E. Arab-Tehrany

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Nanoliposomes are widely used as delivery vehicles for active compounds. Nanoliposomes from rapeseed phospholipids were incorporated into interpenetrating polymer network hydrogels of gelatin methacryloyl and alginate. The multiscale physicochemical properties of the hydrogels are studied both on the surface and through the thickness of the 3D network. The obtained composite hydrogels exhibited strong mechanical properties and a highly porous surface. The blend ratio, as well as the concentration of nanoliposomes, affects the properties of the hydrogels. Nanofunctionalized hydrogels induced keratinocyte growth. These advantageous characteristics may open up many applications of the developed hydrogels in drug delivery and tissue engineering

Narrow Band Perovskite Single Crystal Photodetectors With Tunable Spectral Response, Jinsong Huang, Yanjun Fang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Photoelectronic devices using perovskite single-crystal materials having a narrow spectral response, e.g., with a full-width-at-half-maximum response of less than about 20 nm, are provided. The response spectra are continuously (in frequency band) settable or tunable, e.g., from blue to red, by changing the halide composition and thus the band gap of the single crystals. The narrow-band response can be explained by the strong surface charge recombination of the excess carriers lose to the crystal surfaces generated by short wavelength light. The excess carriers generated by below-band gap excitation locate away from the surfaces and can be much more efficiently collect …

Crystallographic Orientation Dependence [email protected] Mechanical Responses Of Fecral Micropillars, Dongyue Xie, Binqiang Wei, Wenqian Wu, Jian Wang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Iron-chromium-aluminum (FeCrAl) alloys are used in automobile exhaust gas purifying systems and nuclear reactors due to its superior high-temperature oxidation and excellent corrosion resistance. Single-phase FeCrAl alloys with a body centered cubic structure plastically deform through dislocation slips at room temperature. Here, we investigated the orientation dependence of mechanical responses of FeCrAl alloy through testing single-crystal and bi-crystal micropillars in a scanning electron microscopy at room temperature. Single-crystal micropillars were fabricated with specific orientations which favor the activity of single slip system or two slip systems or multiple slip systems. The strain hardening rate and flow strength increase with increasing …

Hydrogel Microphone, Li Tan, Yang Gao, Qin Zhou, Yongmei Chen

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

A device includes a capacitive sensor having a hydrogel structure that includes a first surface and a second surface. A first electrode is provided at the first surface of the hydrogel structure, the first electrode including a network of conductive nanoparticles extending into the hydrogel structure. A second electrode is provided at the second surface of the hydrogel structure.

Low Velocity Impact Of Hybrid Stacked Steel Plates, H. Hadidi, R. Q. Feng, M. P. Sealy

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Designing and manufacturing high-strength, low-weight parts with enhanced impact resistance is highly sought after in the transportation industry. The most common methods to improve strength-to-weight ratios of impact targets is a composite material composition or a favorable geometric design. An alternative method to improve impact performance is functionally gradient mechanical properties in a single material by hybrid additive stacking. In this study, low-velocity impact tests were conducted on hybrid stacked 1070 steel plates where individual layers were subjected to shot peening (SP) to functionally grade mechanical properties. Hybrid additive stacking refers to secondarily processing preferential layers within a stacked build …

Challenges In Path Planning Of High Energy Density Beams For Additive Manufacturing, Karunakaran K. P, Seema Negi, Arun Nambolan, Yogesh Patil, Milan Pandya, Sajan Kapil, Dmitriy Trushnikov, Michael P. Sealy, Alain Bernard

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

As there are no cutting forces in High Energy Density (HED) beams like lasers and Electron Beam (EB), their speeds are limited only by their positioning systems. On the other hand, as the entire matrix of the 3D printed part has to be addressed by the thin beam in multiple passes in multiple layers, they have to travel several kilometers in tiny motions. Therefore, the acceleration of the motion system becomes the limiting factor than velocity or precision. The authors have proposed an area-filling strategy for EB to fill the layer with optimal squares to exploit analog and hardware computing. …

อิทธิพลของการใช้บริการ Cu Toyota Ha:Mo ที่ส่งผลกระทบต่อการเดินทางภายในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, ธนพนธ์ มธุรเวช

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาอิสระและทางเลือกในการเดินทาง โดยในการศึกษานี้จะพิจารณาความแตกต่างของบริเวณพื้นที่ทั้งบริเวณที่มีสถานีบริการ Ha:mo และบริเวณที่ไม่มีสถานีบริการ Ha:mo เพื่อให้ทราบถึงผลจากการพัฒนาของพื้นที่ดังกล่าว การศึกษานี้ใช้ดัชนีชี้วัดการเข้าถึงพื้นที่ โดยแสดงผลลัพธ์ในรูปแบบของโครงข่ายปริภูมิ การเก็บข้อมูลได้จากกลุ่มผู้ใช้บริการ Ha:mo ในระยะยาว ตั้งแต่เดือน ตุลาคม - พฤศจิกายน พ.ศ. 2562 จํานวน 3,587 ข้อมูล ในขณะนั้นมีสถานีบริการ Ha:mo ทั้งหมด 22 สถานี และมีการเก็บข้อมูลในสถานการณ์เดินทางจริง จากรูปแบบการเดินทางต่าง ๆ ได้แก่ การเดิน, การใช้รถโดยสารสาธารณะประจําทาง, การใช้รถ ปอ.พ. ของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และการใช้บริการ Ha:mo จากผลการวิเคราะห์ พบว่า การใช้บริการ Ha:mo สามารถอํานวยความสะดวกในการเดินทางได้มากกว่าการใช้รถโดยสารสาธารณะ และรถ ปอ.พ. ของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ผู้เดินทางที่กําลังวางแผนจะเดินทางด้วยระบบขนส่งสาธารณะ จะมีช่วงเวลาในการเดินทางที่นานกว่าปกติ ในขณะที่ ผู้เดินทางที่ กําลังรออยู่ที่ป้ายโดยสาร ก็จะต้องใช้เวลาในการรอค่อนข้างนานเช่นเดียวกัน หากมีจํานวนเที่ยวรถโดยสารที่ ให้บริการไม่เพียงพอ ก็จะต้องใช้เวลาในการรอที่นานขึ้น ในขณะที่ การเลือกใช้บริการ Ha:mo ในการเดินทาง โดยยอมจ่ายอัตราค่าบริการสูงกว่ารถโดยสารสาธารณะ หรือรถ ปอ.พ.ของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย สามารถอํานวยความสะดวกได้มากกว่า รวมถึงยังส่งผลทำให้เพิ่มระยะการเดินทางส่วนบุคคลอีกด้วย นอกจากนี้ การศึกษานี้ได้สำรวจข้อมูล First-Last Mile Travel จากกลุ่มผู้ใช้บริการ Ha:mo ตั้งแต่ เดือนกันยายน – พฤศจิกายน พ.ศ. 2563 โดยใช้การสํารวจแบบ Stated Preference ผลการวิเคราะห์ข้อมูลจากกลุ่มตัวอย่างจํานวน 149 ตัวอย่าง พบว่า การใช้บริการ Ha:mo ส่งผลกระตุ้นการเดินเพื่อมาใช้บริการ Ha:mo ในปริมาณที่มากกว่าการเดินเพื่อไปใช้ระบบขนส่งสาธารณะ และบทบาทของการใช้บริการ Ha:mo ในพื้นที่การศึกษาต่อระบบขนส่งสาธารณะ มีหลากหลายขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการเดินทาง ซึ่งการใช้บริการ Ha:mo สามารถทดแทนการใช้ ระบบขนส่งสาธารณะได้ 30%, เดินทางเพื่อเข้ามาในพื้นที่การศึกษา 24%, เดินทางออกจากพื้นที่การศึกษา 22%, …

Capillary Forces And Wetting Dynamics By Diffuse-Interface Modeling, Fanny Thomas

Dissertations and Theses

Wetting phenomena underlie many natural and industrial processes, from the proper functioning of the lungs to the thin coating of surfaces. The three-phase interactions involved at microscopic scales play a critical role. Adding solid particles to an emulsion, for example, can drastically change the flow behavior due to capillary bridging between the particles. The study of these three-phase systems is especially relevant to the petroleum industry, where gas hydrates forming large clusters in subsea pipelines during crude oil transportation is a major concern. The dynamics of such systems is also of great interest from a fundamental perspective. Indeed describing non-equilibrium …

Development Of Bio-Based 2t Engine Oil In Marine Engine Application / Babooraman Shanmuganathan, Babooraman Shanmuganathan

Student Works (2020-2029)

Two-storke enginers are simple and lightweight two-cycle spark ignition engine with no oil sump is needed. The use of bio-based lubricants was analyzed to replace commercial mineral and synthetic-based lubricants. Lubricants were prepared by mixing three components of oil which comprise of base oil, additives, and solvent. In this research, four samples of base oil had been prepared with a different weight ratio of the PFAD-NPGester and Type II mineral. Then each of the simples were added with a similiar weight ratio of additives and solvent. A commercial lubricant was used as areference lubricant to be compared with samples prepared. …

Dynamic Loading Experimentation And Surface Imaging Of Pressure Vessel Loadcell Fractures, Austin T. Sumner

Honors College Theses

Pressure vessels are very common pieces of equipment in industry and they are used for a variety of applications. It is standard in industry to rest pressure vessels on load cells. For some special cases, the pressure vessels are rested on load cells instead of solid foundation. Pressure vessels and their loadcells are generally designed for static environmental conditions and loading and tend to experience adverse effects when exposed to dynamic environments, such as hurricanes and earthquakes. These adverse-loading conditions cause vibrations and asymmetrical loading on the load cells, which can concurrently cause unexpected failure. This research investigates the effects …

ผลกระทบของมุมของหลุมจุลภาครูปร่างสี่เหลี่ยมข้าวหลามตัดในการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อ, ธนภัทร ชุนฟ้ง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษานี้แบ่งออกเป็นสองวัตถุประสงค์หลัก วัตถุประสงค์แรกเป็นการศึกษาผลกระทบของมุมของหลุมจุลภาครูปร่างทรงพีระมิดฐานสี่เหลี่ยมข้าวหลามตัดทั้ง 3 รูปร่างคือ มุมแหลม (66 องศา) มุมด้านเท่า (90 องศา) และมุมป้าน (106 องศา) ต่อการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อสำหรับการเลี้ยงที่ใช้การไหลแบบต่อเนื่อง โดยแต่ละหลุมจุลภาควางเรียงชิดกันเพื่อลดพื้นที่ว่างไม่ให้เซลล์ไปเกาะหรือเกิดการสูญเสียเซลล์ไป ในบริเวณก้นหลุมจุลภาคมีทรงกระบอกรัศมี 450 ไมโครเมตร ติดตั้งอยู่ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่จะเกิดการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อขึ้น และทำให้ความลึกรวมทั้งหมดของหลุมจุลภาคเท่ากับ 550 ไมโครเมตร ในการทดลองได้ใช้อัตราการไหลเท่ากับ 10 ไมโครลิตรต่อชั่วโมง ทั้งจากผลการคำนวณ และผลการทดลองพบว่า ในกรณีหลุมจุลภาคที่มีมุม 66 องศา ของไหลที่ไหลผ่านหลุมมีการเบี่ยงเบนทิศทางเข้าสู่กึ่งกลางหลุมมากกว่าหลุมแบบอื่น และน่าจะทำให้เกิดการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อของเซลล์ลำบาก เพราะถูกรบกวนจากของไหลค่อนข้างสูง ในกรณีหลุมจุลภาคที่มีมุม 90 องศา ของไหลมีการเบี่ยงเบนทิศทางเข้าสู่กึ่งกลางลดลง ทำให้มีการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อได้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อหลุมจุลภาคมีมุม 106 องศา ของไหลมีการเบี่ยงเบนทิศทางเข้าหากึ่งกลางหลุมน้อยลงมาก ทำให้เซลล์บางส่วนไม่ถูกพัดพามารวมกันที่บริเวณก้นหลุมทรงกระบอก โดยเซลล์บางส่วนติดอยู่บนบริเวณผนังด้านข้าง ทำให้การสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อลดต่ำลง ดังนั้นผลการศึกษาจึงบ่งชี้ว่าหลุมจุลภาคทรงพีระมิดฐานสี่เหลี่ยมข้าวหลามตัดมุม 90 องศา มีความเหมาะสมที่สุดในการสร้างกลุ่มเซลล์คล้ายเนื้อเยื่อ นอกจากนั้น ผลการทดลองยังแสดงให้เห็นด้วยว่าอัตราการรอดชีวิตของเซลล์มีแนวโน้มดีกว่าหลุมจุลภาคแบบอื่นอีกด้วย วัตถุประสงค์ที่สองคือการสร้างระบบของไหลจุลภาคที่ใช้ต้นทุนต่ำ และรวดเร็ว โดยการสร้างแม่พิมพ์ด้วยการพิมพ์สามมิติด้วยเรซิ่น สำหรับการพิมพ์สามมิติจะทำให้สร้างแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนมากได้ แต่ขนาดที่เล็กสุดยังจำกัดอยู่ และความแข็งแรงทางกล และความทนทานต่อความร้อนไม่ดีนัก อย่างไรก็ตาม วิธีการที่พัฒนาที่ขึ้นสามารถใช้งานได้ดีในการหล่อสารพอลิไดเมทิลซิโลเซนสำหรับระบบของไหลจุลภาค ซึ่งใช้งานอย่างมากในงานวิจัยทางด้านนี้

การศึกษาการใช้พลังงานของระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนสำหรับร้านสะดวกซื้อ, ไกรวิชญ์ เศาภายน

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันประชากรในประเทศไทยนิยมเลือกใช้บริการร้านสะดวกซื้อมากขึ้น เนื่องจากร้านสะดวกซื้อมีทำเลที่ตั้งที่เข้าถึงได้อย่างสะดวกรวดเร็วเหมาะสมกับการใช้ชีวิตประจำวัน ดังนั้นการเลือกระบบปรับอากาศที่มีความเหมาะสมกับร้านสะดวกซื้อจึงเป็นสิ่งที่สำคัญในเรื่องการจัดการการใช้พลังงานของร้านสะดวกซื้อ งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการวิเคราะห์การใช้พลังงานของระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนสำหรับร้านสะดวกซื้อ ซึ่งเป็นระบบปรับอากาศที่พบว่ามีการใช้งานภายในร้านสะดวกซื้อเป็นส่วนใหญ่ในสภาพอากาศแบบร้อนชื้น โดยการเปรียบเทียบการใช้พลังงานของค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ในลักษณะของค่าเฉลี่ย ได้แก่ อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ กำลังไฟฟ้า และการใช้พลังงาน สามารถแบ่งการวิเคราะห์การใช้พลังงานได้ 2 รูปแบบ คือ การวิเคราะห์การใช้พลังงานในแต่ละโซนอุณหภูมิและการวิเคราะห์การใช้พลังงานในแต่ละเดือนของร้านสะดวกซื้อ ในการคำนวณการทำงานของระบบปรับอากาศตลอดทั้งปีนั้นจะใช้โปรแกรม EnergyPlus และโปรแกรม Openstudio โดยจะทำการจำลองพลังงานของระบบปรับอากาศสำหรับร้านสะดวกซื้อ โดยตัวอาคารแห่งนี้มีลักษณะเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า อาคารเดี่ยว 1 ชั้น ติดตั้งระบปรับอากาศแบบแยกส่วนอยู่ภายในทั้งหมด 4 เครื่อง ในการสร้างโมเดลของร้านสะดวกซื้อจำลองแห่งนี้อ้างอิงจากแบบพิมพ์เขียวของร้านสะดวกซื้อและสร้างขึ้นโดยโปรแกรม SketchUp โดยนำข้อมูลสภาพอากาศที่ใช้ในการจำลองพลังงานจากกรมอุตุนิยมวิทยา สำหรับวัตถุประสงค์ในการเปรียบเทียบการใช้พลังงานของระบบปรับอากาศแบบแยกส่วน จะใช้ข้อมูลแผ่นข้อมูลจำเพาะของอุปกรณ์ที่อยู่ในระบบปรับอากาศที่มีการติดตั้งและใช้งานจริง ผลของการเปรียบเทียบค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ จากการแบ่งโซนอุณหภูมิ 8 ตำแหน่ง สามารถสรุปได้ 3 กลุ่ม คือ โซนที่อยู่บริเวณด้านหน้า ตรงกลาง และด้านหลังของร้านสะดวกซื้อ ซึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งการติดตั้งเครื่องปรับอากาศ พบว่า บริเวณจุดอับลมมีสัดส่วนการใช้พลังงานสูงที่สุดคิดเป็นร้อยละ 28.1 และ 28.7 และสัดส่วนการใช้พลังงานตลอดทั้งปีของอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้แก่ เครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน ตู้เย็น อุปกรณ์ต่าง ๆ และระบบแสงสว่าง คิดเป็นร้อยละ 15.8 39.5 22.3 และ 22.4 ตามลำดับ ถึงแม้จะพบว่าสัดส่วนการใช้พลังงานของระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนมีค่าน้อยที่สุด แต่ก็ยังส่งผลกระทบต่อโซนอุณหภูมินั้น ๆ อีกด้วย โดยการใช้พลังงานโดยรวมของร้านสะดวกซื้อในเดือนมีนาคมมีค่ามากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบตลอดทั้งปี นอกจากนี้การใช้พลังงานโดยรวมในแต่ละโซนอุณหภูมิต่อพื้นที่ใช้งานจริงสำหรับพื้นที่ปรับอากาศและสำหรับพื้นที่ทั้งหมดของร้านสะดวกซื้อตลอดทั้งปี มีค่าเท่ากับ 429.32 และ 403.22 kWh/m2 ตามลำดับ และยังพบว่า เดือนมีนาคมมีค่ามากที่สุด เท่ากับ 34.90 kWh/m2 ซึ่งมีความสอดคล้องกับการวิเคราะห์ผลการใช้พลังงานในแต่ละเดือนของร้านสะดวกซื้อแห่งนี้อีกด้วย

การประมาณปริมาตรของมันสำปะหลังโดยใช้กล้อง Rgb-D, ชนิกานต์ บัญชาจารุรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

มันสำปะหลังเป็นพืชที่ปลูกง่ายและปลูกเป็นจำนวนมากในประเทศไทย เครื่องมือที่เกี่ยวข้องในการตรวจวัดคุณภาพมันสำปะหลังหลังการเก็บเกี่ยวจนไปถึงก่อนแปรรูปที่ใช้ในปัจจุบันเป็นเครื่องมือที่ใช้หลักการวัดทางกลพื้นฐานและใช้ความรู้สึกของผู้ประเมินร่วมด้วย ทำให้มีโอกาสที่จะได้ผลประเมินที่ไม่เป็นความจริง วิทยานิพนธ์นี้เสนอแนวทางการตรวจวัดคุณภาพมันสำปะหลังในห่วงโซ่อุปทานโดยใช้กล้อง Kinect ซึ่งเป็นกล้อง RGB-D ถ่ายรูปภาพของหัวมันสำปะหลังเพื่อหาปริมาตรของมันสำปะหลัง การศึกษาทำโดยถ่ายภาพมันสำปะหลังพันธุ์เกษตรศาสตร์ 50 จำนวน 90 ตัวอย่างแล้วนำมาวิเคราะห์หาปริมาตรด้วยโปรแกรม MATLAB และใช้วิธีการประมาณปริมาตรมันสำปะหลัง 2 วิธีได้แก่ การประมาณปริมาตรโดยใช้ Depth image และการประมาณปริมาตรโดยใช้ Point Cloud image ทั้งสองวิธีการนี้มีพื้นฐานมาจากการหาปริมาตรของรูปทรงเรขาคณิต ผลการหาปริมาตรของมันสำปะหลังจากการประมาณด้วยวิธีการ depth image และวิธีการ point cloud image เมื่อนำมาพล็อตกับปริมาตรของมันสำปะหลังที่ได้จากวิธีการแทนที่น้ำให้ค่าความคลาดเคลื่อน RMSE เท่ากับ 66.94 มิลลิลิตรและ 41.4 มิลลิลิตร หรือคิดเป็นร้อยละ 21.12 และ 13.06 ตามลำดับเมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยของปริมาตรของหัวมันสำปะหลังจากวิธีการแทนที่น้ำ และค่า R-squared ที่ได้จากการประมาณทั้งสองวิธีมีค่า 0.9561 และ 0.9626 ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าการประมาณปริมาตรหัวมันสำปะหลังด้วยวิธีการใช้รูป point cloud จะดีกว่าจากค่า R-squared ที่มากกว่าและค่า RMSE ที่น้อยกว่า ปริมาตรของมันสำปะหลังที่ประมาณด้วยรูปถ่ายนี้สามารถนำไปประยุกต์หาเปอร์เซ็นต์แป้งมันสำปะหลังได้