Mechanical Engineering Commons^™

การศึกษาอิงพารามิเตอร์ของการควบคุมอุณหภูมิเชิงคาบในช่องปิดสองช่องที่ติดกันด้วยการจำลองเชิงเลข, เทิดพงศ์ ช่วยแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อการควบคุมอุณหภูมิเชิงคาบในช่องปิดสี่เหลี่ยมจัตุรัสสองช่องที่ติดกันแยกจากกันด้วยผนังร่วม โดยทีแต่ละช่องปิดมีการควบคุมอุณหภูมิด้วยเครื่องทำความร้อนแบบเปิดปิดแยกกันอย่างอิสระ การศึกษาใช้โปรแกรม ANSYS FLUENT 2019 จำลองการถ่ายเทความร้อนแบบการพาความร้อนตามธรรมชาติของอากาศที่มีการไหลแบบราบเรียบในช่องปิดและการนำความร้อนของผนังร่วมเมื่อเรย์เลห์นัมเบอร์มีค่าประมาณ 105 โดยกำหนดให้เครื่องทำความร้อนเปิดเมื่ออุณหภูมิเฉลี่ยในช่องปิดต่ำกว่า 299 K และปิดเมื่ออุณหภูมิเฉลี่ยในช่องปิดสูงกว่า 301 K ผลการจำลองแสดงว่าไม่ว่าจะเริ่มการควบคุมอุณหภูมิเมื่อใดก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป คาบของการควบคุมจะเข้าสู่สภาวะคงตัวโดยที่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเชิงคาบของทั้งสองช่องจะปรับจนมีค่าสอดคล้องใกล้เคียงกัน นอกจากนี้จากการศึกษาผลของสมบัติของผนังร่วมต่อการควบคุมอุณหภูมิเชิงคาบ 3 ชนิด ได้แก่ ทองแดง อลูมิเนียม และนิกเกิล พบว่าผนังร่วมที่ทำด้วยอลูมิเนียม ซึ่งมีค่า Thermal storage ต่ำที่สุด จะทำให้ของการควบคุมอุณหภูมิเชิงคาบเข้าสู่สภาวะคงตัวและการสอดคล้องของอุณหภูมิของสองช่องได้เร็วที่สุด และในการศึกษาผลของอุณหภูมิภายนอกพบว่าอุณหภูมิภายนอกมีผลต่อคาบของการควบคุมอุณหภูมิเชิงคาบอย่างมาก โดยเมื่ออุณหภูมิภายนอกสูงขึ้นจะทำให้ระยะเวลาเปิดเครื่องทำความร้อนสั้นลงในขณะที่ระยะเวลาปิดยาวขึ้น และใช้เวลาเข้าสู่สภาวะคงตัวของการควบคุมเชิงคาบและการสอดคล้องกันของอุณหภูมิของสองช่องนานขึ้นด้วย ซึ่งส่งผลโดยรวมให้คาบการควบคุมยาวขึ้น เมื่ออุณหภูมิภายนอกสูงเกินกว่า 298.15 K พบว่าอุณหภูมิของช่องปิดทั้งสองช่องไม่มีการปรับตัวเข้าหากัน

ระบบควบคุมแบบปรับตัวได้พร้อมการควบคุมแรงฉุดลากสำหรับหุ่นยนต์ขับเคลื่อนสองล้อ, ไม้ไฑ ดะห์ลัน

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์สองล้อเพื่อให้การลื่นไถลที่ล้อให้น้อยที่สุดถือเป็นการเพิ่มความปลอดภัยให้กับหุ่นยนต์ที่ทำงานอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีคน ปกติแล้วการควบคุมแรงฉุดลากนั้นจำเป็นที่จะต้องมีการประมาณค่าพารามิเตอร์ทางพลศาสตร์ของการเคลื่อนที่เช่น ค่าความเฉื่อยและแรงเสียดทาน รวมถึงการประมาณค่าสัดส่วนของการลื่นไถลที่ล้อกับพื้น ซึ่งมักจะต้องใช้การคำนวณที่มีความสลับซับซ้อน ในงานวิจัยนี้เราจะใช้ตัวควบคุมแรงฉุดลากที่ปรับตัวได้ หรือ Model following control (MFC) โดยจะแปลงในอยู่ในรูปของเวลาแบบไม่ต่อเนื่อง (discrete time model) การทดลองจะใช้หุ่นยนต์แบบสองล้อที่ควบคุมแรงฉุดลากแบบจำลองการไถล เทียบกับการควบคุมโดยใช้ตัวควบคุมแบบพีดี ตามเส้นวิถีการเคลื่อนที่แบบเส้นตรง รวมถึงการทดสอบการประมาณค่าแรงฉุดลากสูงสุดของหุ่นยนต์ และทดสอบการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ขึ้นและลงบนทางลาดชัน

การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับวิเคราะห์สมดุลพลังงานในเตาหลอมอาร์คไฟฟ้า, ณัฐภัทร ปรีชากุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้จัดทำขึ้นเพื่อพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับช่วยวิเคราะห์สมดุลพลังงานในเตาหลอมอาร์คไฟฟ้า เพื่อทราบรายละเอียดการใช้พลังงานในเตาหลอมของโรงงาน และนำผลที่ได้ไปวางแผนและพัฒนาการประหยัดพลังงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโรงงานในลำดับต่อไป โดยการพัฒนาโปรแกรมจะอาศัยข้อมูลจากโรงงานตัวอย่าง จำนวน 4 โรงงาน โดยใช้ข้อมูลของสารตั้งต้น ได้แก่ ปริมาณของ Scrap, ชนิดและปริมาณของเชื้อเพลิงที่ใช้, แก๊สออกซิเจนขาเข้า และสารตั้งต้นอื่น ๆ รวมถึงพลังงานไฟฟ้า สารผลิตภัณฑ์ ได้แก่ น้ำเหล็ก, ไอเสีย, Slag และองค์ประกอบของ Slag พบว่า ไอเสีย สารปรับคุณภาพของเหล็ก และปริมาณอากาศที่ไหลซึมเข้าสู่เตาหลอมระหว่างกระบวนการหลอม เป็นตัวแปรไม่ทราบที่ไม่สามารถตรวจวัดได้ โปรแกรมคำนวนนี้จะแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกคือส่วนวิเคราะห์สมดุลมวลโดยจะใช้การคำนวนย้อนกลับจากสารผลิตภัณฑ์เพื่อวิเคราะห์ตัวแปรไม่ทราบค่า และส่วนที่สอง คือ ส่วนวิเคราะห์สมดุลพลังงาน ซึ่งจะนำผลการวิเคราะห์สมดุลมวลที่ได้จากส่วนแรกมาวิเคราะห์การใช้พลังงานภายในเตาหลอม ผลการวิเคราะห์สมดุลพลังงานของโรงงานตัวอย่างทั้ง 4 โรงงาน พบว่ามีร้อยละของการใช้พลังงานใกล้เคียงกันโดยมีรายละเอียดดังนี้ พลังงานขาเข้าได้แก่ เอนทัลปีของสารขาเข้า 4-6 % พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ 40-55% พลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง 8-15 % พลังงานจากปฏิกิริยา Oxidation ในการเกิด Slag 30-45 % พลังงานขาออกได้แก่ เอนทัลปีขาออกของเหล็ก 35-50% เอนทัลปีของ slag 3-7 % เอนทัลปีขาออกของไอเสีย 15-25 % การสูญเสียความร้อนจากน้ำระบายความร้อน 10-20% การสูญเสียพลังงานอื่น ๆ 10-25 % ผลการวิเคราะห์นี้ สามารถนำไปเป็นค่าอ้างอิงเพื่อคำนวณและประมาณการใช้พลังงานของโรงงานที่ใช้เตาหลอมอาร์คไฟฟ้าอื่น ๆ ในประเทศไทยที่มีตัวแปรไม่ทราบค่าได้

อุปกรณ์ช่วยเดินแบบพาสซีฟสำหรับผู้มีภาวะเท้าตก, ทศวรรษ กิจศิริเจริญชัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ภาวะเท้าตก (Foot-drop) คือภาวะที่ไม่สามารถควบคุมบริเวณปลายเท้าและสูญเสียการรับรู้อากัปกิริยา เป็นผลกระทบจากโรคทางระบบประสาทหรืออาจเกิดจากการดำรงชีวิตประจำวัน ภาวะเท้าตกสามารถทำให้เกิดปัญหาทั้งทางด้านร่างกายและจิตใจได้ เช่น การเกิดอุบัติเหตุจากการสะดุดในระหว่างการก้าวเดินและปัญหาด้านบุคลิกภาพ ปัจจุบันมีผู้ประสบภาวะเท้าตกจำนวนมากการรักษาให้หายขาดหรือดีขึ้นจำเป็นต้องใช้ระยะเวลาในการฟื้นตัว ดังนั้นผู้เกิดภาวะเท้าตกแบบใดก็ตามจึงมีความต้องการอุปกรณ์ในการช่วยการเดิน ปัจจุบันมีการใช้กายอุปกรณ์ทั้งแบบล็อกข้อเท้าและแบบให้ข้อเท้าให้ตัวได้ แม้ว่าจะสามารถช่วยการก้าวเดินได้บางส่วน แต่การเดินปกติของมนุษย์จะมีช่วงที่เท้าของคนเราสามารถตกลงมาได้ และเมื่ออุปกรณ์ค้ำขาได้ล็อคข้อเท้าให้อยู่ในตำแหน่งคงที่ตลอดเวลา จึงทำให้ทำท่าการเดินไม่เป็นธรรมชาติเนื่องจากเท้าที่ถูกยึดอยู่ในมุมคงที่ ที่ผ่านมามีงานวิจัยต่าง ๆ ได้นำระบบแอกทีพเช่นการใช้พลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานกล อาทิอากาศอัดความดันมาใช้เพื่อให้สามารถควบคุมการทำงานให้สามารถเดินได้เป็นธรรมชาติมากขึ้น รวมถึงสามารถเพิ่มความสามารถในการเคลื่อนไหวมากขึ้น แต่เนื่องจากอุปกรณ์แอกทีพดังกล่าวมีความซับซ้อนและมีขนาดและน้ำหนักมากรวมถึงราคาที่สูง ทำให้ไม่เหมาะกับการนำมาใช้ในชีวิตประจำวัน งานวิจัยนี้มุ่งพัฒนาการแก้ปัญหาสภาวะเท้าตกด้วยการออกแบบกายอุปกรณ์ที่ใช้กลไกสภาพพาสซีฟที่สามารถช่วยให้ผู้ใช้ที่มีสภาวะเท้าตก โดยมีกลไกล็อคข้อเท้าไม่ให้ตกในตอนที่ยกเท้าและเมื่อส้นเท้ากระทบกับพื้นกลไกทำให้เท้าตบลงมาได้ ทำให้สามารถเดินได้ต่อเนื่อง โดยมีท่าทางการเดินที่เป็นธรรมชาติมากขึ้น

การพัฒนาแบบจำลองการถ่ายเทความร้อนของการระบายความร้อนด้วยการระเหยผ้าเปียกบนแผ่นเรียบเพื่อประยุกต์ใช้กับแผงเซลล์แสงอาทิตย์, บรรณพงศ์ กลีบประทุม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันการใช้พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์มีแนวโน้มสูงขึ้น เนื่องจากเป็นพลังงานหมุนเวียนและ ไม่ปล่อยมลพิษสู่ สิ่งแวดล้อม นักวิจัยพบว่าประสิทธิภาพในการผลิตกำลังไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย โดยปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อ ประสิทธิภาพมากที่สุด คือ อุณหภูมิดังนั้นจึงต้องมีการลดอุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อรักษาประสิทธิภาพไว้งานวิจัยนี้จึงนำเสนอ แบบจำลองทางทฤษฎีสำหรับการลดอุณหภูมิของแผ่นเรียบด้วยวิธีการระเหยผ้าเปียกซึ่งสามารถไปประยุกต์ใช้งานกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อ ทำนายผลการลดอุณหภูมิของแผ่นเรียบและใช้เป็นเครื่องมือในการออกแบบติดตั้งจริง แบบจำลองแบ่งออกเป็น 3 กรณีได้แก่ กรณีแผ่นเรียบ ทั่วไป กรณีแผ่นเรียบที่ติดผ้าชุ่มน้ำไว้ที่ด้านหลัง และกรณีแผ่นเรียบที่ติดผ้าชุ่มน้ำไว้ที่ด้านหลังพร้อมกับแหล่งน้ำ สำหรับแบบจำลองกรณีแผ่น เรียบทั่วไปและกรณีแผ่นเรียบที่ติดผ้าชุ่มน้ำไว้ที่ด้านหลังจะถูกตรวจสอบความถูกต้องจากการทดลองด้วยแผ่นเรียบที่ประดิษฐ์ขึ้นจากแผ่น อลูมิเนียมบางพร้อมกับติดแผ่นทำความร้อนซิลิโคนด้านบน โดยจะทำการทดลองภายในห้องจำลองสภาวะอากาศคงที่ ผลการทดลองพบว่าการ ติดตั้งผ้าชุ่มน้ำไว้ที่ด้านหลังสามารถลดอุณหภูมิของแผ่นเรียบได้24.5 องศาเซลเซียส และแบบจำลองทางทฤษฎีสามารถทำนายผลลัพธ์ได้ ใกล้เคียงกับผลการทดลอง ดังนั้นแบบจำลองนี้มีความเป็นไปได้ที่จะนำไปใช้เป็นเครื่องมือในการออกแบบติดตั้งผ้าเพื่อลดอุณหภูมิเซลล์ แสงอาทิตย์จริงได้แต่ข้อจำกัดของการติดตั้งเฉพาะผ้าชุ่มน้ำไว้ที่ด้านหลัง คือ ผ้าไม่สามารถลดอุณหภูมิของแผ่นเรียบได้ตลอดเวลา เนื่องจากเมื่อ ผ้าระเหยน้ำออกไปหมดแล้วจะทำให้อุณหภูมิของแผ่นเรียบเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพลดลงอีกครั้ง สำหรับการแก้ไขปัญหานี้ทำได้โดยการเลือกใช้ ผ้าที่หนาขึ้นหรือมีความพรุนมากเพื่อยืดระยะเวลาในการลดอุณหภูมิส่วนกรณีแผ่นเรียบที่ติดผ้าชุ่มน้ำไว้ที่ด้านหหลังพร้อมกับแหล่งน้ำ เป็นการ ติดตั้งแหล่งน้ำเพิ่มเติมเพื่อให้ผ้าสามารถดูดน้ำจากแหล่งน้ำขึ้นมาลดอุณหภูมิของแผ่นเรียบได้ตลอดเวลา ซึ่งวิธีนี้จะต้องคำนึงถึงระยะความสูง ของผ้าจากแหล่งน้ำถึงขอบบนของแผ่นเรียบที่เหมาะสมที่จะสามารถลดอุณหภูมิได้ตลอดและเกิดการสูญเสียน้ำน้อยที่สุด สำหรับกรณีนี้จะเป็น การศึกษาจากการคำนวณจากแบบจำลองเพียงอย่างเดียว ผลการจำลองพบว่าระยะติดตั้งผ้าที่เหมาะสมที่สุดมีค่าเท่ากับ 11.9 เซนติเมตร นอกจากนี้พบว่าสภาวะอากาศภายนอกส่งผลต่อความสามารถในการลดอุณหภูมิด้วย หากอุณหภูมิอากาศสูงขึ้นหรือความชื้นสัมพัทธ์ต่ำลงจะ ส่งผลให้ผ้าสามารถระเหยน้ำได้ดีและลดอุณหภูมิของแผ่นเรียบได้มากขึ้น สุดท้ายงานวิจัยนี้ได้ทำการพัฒนาแบบจำลองที่สร้างขึ้นเพื่อนำไป ประยุกต์ใช้กับการจำลองเซลล์แสงอาทิตย์จริง ซึ่งจะทำการจำลองภายใต้สภาวะอากาศที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเป็นระยะเวลา 1 ปีโดยทำการ เปลี่ยนแปลงระยะติดตั้งผ้าและความหนาผ้าต่าง ๆ เพื่อประมาณค่าพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ปริมาณน้ำที่ใช้และปริมาณน้ำที่สูญเสียใน 1 ปีแล้ว นำผลที่ได้มาวิเคราะห์หาระยะความสูงในการติดตั้งผ้าและความหนาผ้าที่เหมาะสมที่สุด ผลการจำลองพบว่าการเลือกติดตั้งผ้าความหนา 3 เท่า ที่ระยะความสูง 10 เซนติเมตร หรือติดตั้งผ้าความหนา 4 เท่า ที่ระยะความสูง 12.5 เซนติเมตร เป็นการออกแบบที่เหมาะสมที่สุด เพราะ สามารถเพิ่มการผลิตพลังงานไฟฟ้าได้สูง และปริมาณน้ำที่สูญเสียไม่ถึงร้อยละ 10 เมื่อเทียบกับปริมาณน้ำที่ใช้ต่อปี

การจำลองพลังงานของระบบปรับอากาศแบบปรับน้ำยาแปรผันและแบบเครื่องทำน้ำเย็นที่ระบายความร้อนด้วยน้ำของอาคารเฉลิมราชกุมารี 60 พรรษา, อุกฤษฏ์ ใจงาม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กรุงเทพมหานครเป็นเมืองที่มีความหนาแน่นสูง ดังนั้นความต้องการในการใช้พลังงานอาคารจึงสูงเช่นกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสภาพอากาศที่ร้อนชื้น ดังนั้นการเลือกระบบปรับอากาศที่เหมาะสมกับอาคารจึงเป็นสิ่งที่สำคัญในเรื่องการจัดการการใช้พลังงานของอาคาร งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการวิเคราะห์การใช้พลังงานระบบปรับอากาศในอาคารสูงที่อยู่ในสภาพอากาศร้อนชื้น โดยการเปรียบเทียบการใช้พลังงานระหว่างระบบปรับอากาศ VRF และระบบปรับอากาศ Water cooled chiller system ซึ่งเป็นระบบปรับอากาศที่พบบ่อยบนอาคารสูง ในการคำนวณการทำงานของระบบปรับอากาศทั้งปีนั้นจะใช้โปรแกรม EnergyPlus และโปรแกรม Openstudio โดยจะทำการจำลองพลังงานระบบปรับอากาศของอาคารเฉลิมพระเกียรติ 60 พรรษา อาคารแห่งนี้มีทั้งหมด 20 ชั้นติดตั้งระบบปรับอากาศ VRF ที่มีการใช้งานจริงและอีกทั้งอาคารแห่งนี้ตั้งอยู่ในกรุงเทพมหานคร ในการสร้างโมเดลอาคารจำลองแห่งนี้จะทำการอ้างอิงมาจากแบบพิมพ์เขียวทางการของอาคารและสร้างโดยโปรแกรม SketchUp อีกทั้งในส่วนของข้อมูลสภาพอากาศที่ใช้สำหรับการจำลองพลังงานจะใช้ข้อมูลจากกรมอุตุนิยมวิทยา สำหรับวัตถุประสงค์ในการเปรียบเทียบ ระบบปรับอากาศ VRF จะใช้ข้อมูลแผ่นข้อมูลจำเพาะของอุปกรณ์ที่อยู่ในระบบปรับอากาศที่มีการติดตั้งและใช้งานจริง ในขณะที่ระบบปรับอากาศ Water cooled chiller system จะเลือกแผ่นข้อมูลจำเพาะจากบริษัท Trane ประเทศไทย โดยอ้างอิงขนาดของระบบปรับอากาศ VRF ที่มีการใช้งานอยู่แล้ว ผลการเปรียบเทียบพบว่าระบบปรับอากาศ Water cooled chiller system ใช้พลังงานรวมทั้งปีแตกต่างจากระบบปรับอากาศ VRF ได้ตั้งแต่ -7.20% ถึง +19.33% ขึ้นกับลักษณะการทำงาน โดยระบบปรับอากาศ Water cooled chiller system ที่ทำงานแบบ Optimal และใช้ปั๊มแบบ variable flow จะใช้พลังงานน้อยที่สุดและน้อยกว่าระบบปรับอากาศ VRF แต่เมื่อเปิดใช้งานเพียงบางชั้นให้พื้นที่ปรับอากาศน้อยกว่า 8,870.04 ตารางเมตร ระบบปรับอากาศแบบ VRF จะใช้พลังงานน้อยกว่า จากการศึกษาการประหยัดพลังงานด้วยการปิดใช้ระหว่างวันพบว่าหากปิดการใช้งานเพียงแค่ 30 นาทีระบบปรับอากาศ VRF จะประหยัดพลังงานสูงสุดที่ 5.63% แต่เมื่อมีการปิดการใช้งานระหว่างวันตั้งแต่ 1 ชั่วโมงถึง 3 ชั่วโมง ระบบปรับอากาศ Water cooled chiller system ที่ทำงานแบบ Uniform load และใช้ปั๊มแบบ Constant flow จะประหยัดพลังงานคิดเป็นร้อยละมากกว่าที่ 10.10% ถึง 25.43%

การจำลองแบบเชิงตัวเลขสำหรับการแจกแจงอุณหภูมิในเหล็กแท่งในระหว่างการลำเลียง, ปวร สุภชัยพานิชพงศ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เนื่องจากการตรวจสอบอุณหภูมิเหล็กแท่งในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้าในระหว่างการลำเลียงเป็นสิ่งที่มีความสำคัญต่อกระบวนผลิตแต่สามารถทำได้ยาก ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตุประสงค์เพื่อสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขที่สามารถทำนายการแจกแจงอุณหภูมิของเหล็กแท่งในระหว่างการลำเลียงได้ รวมถึงการตรวจสอบผลที่ได้จากแบบจำลองกับผลที่ได้จากการวัดอุณหภูมิเหล็กแท่งจริงด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อน ในงานวิจัยนี้เลือกใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์ดิฟเฟอเรนซ์แบบสองมิติในการแก้ปัญหาการนำความร้อนภายในเหล็กแท่ง เพื่อคำนวณการแจกแจงอุณหภูมิของเหล็กแท่งภายใต้สภาวะที่ไม่มีฉนวนกันความร้อนและมีฉนวนกันความร้อนที่ความหนาต่าง ๆ ในระหว่างการลำเลียง ซึ่งเหล็กแท่งในแบบจำลองจะถูกพิจารณาว่ามีการสูญเสียความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมผ่านการพาความร้อนและการแผ่รังสีความร้อนเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีการนำผลการแจกแจงอุณหภูมิของเหล็กแท่งที่ได้จากแบบจำลองมาคำนวณความร้อนที่สูญเสียสู่สิ่งแวดล้อมต่อเวลารวมถึงปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการอุ่นเหล็กแท่งที่ถูกลำเลียงมาเป็นเวลาต่าง ๆไปที่อุณหภูมิ 1250 องศาเซลเซียส ผลงานวิจัยแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของเหล็กแท่งที่ได้จากแบบจำลองนั้นมีค่าแตกต่างจากค่าที่ได้จากการวัดจริงด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อนอยู่ที่ร้อยละ 9.827 เมื่อเทียบกับค่าที่ได้จากการตรวจวัดและความหนาของฉนวนกันความร้อนเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออุณหภูมิของเหล็กแท่งในระหว่างการลำเลียง ซึ่งงานวิจัยนี้อาจเป็นประโยชน์ในการพัฒนาระบบตรวจสอบและควบคุมอุณหภูมิรวมถึงการสูญเสียพลังงานความร้อนของเหล็กแท่งในกระบวนการผลิตเหล็กได้ในอนาคต

Decentralized Hamiltonian Control Of Multi-Der Isolated Microgrids With Meshed Topology, Mohamed Toub, Rush Robinett, Mohamed Maaroufi, Ghassane Aniba

Michigan Tech Publications, Part 1

The new electricity grid of the future, smart grid, can be seen as the interconnection of multiple microgrids. These microgrids are usually composed of distributed energy resources (DERs) that connect to each other in different topologies. Therefore, the modeling and control of meshed microgrids are requisite. This paper presents a mathematical approach for the modeling and decentralized control of multi-DER isolated microgrids (ImGs) with a meshed topology. Based on the advanced control scheme: Hamiltonian surface shaping and power flow control (HSSPFC), decentralized controllers are designed independently using only local information. These controllers regulate the voltage at the point of common …

Mechanical Design Automation: A Case Study On Plastic Extrusion Die Tooling, Allen Prasad Varghese

Theses

The Skills Gap in Mechanical Engineering (ME) Design has been widening with the increasing number of baby boomers retiring (Silver Tsunami) and the lack of a new generation to acquire, practice and perfect their knowledge base. This growing problem has been addressed with several initiatives focused on attracting and retaining young talent; however, these types of initiatives may not be timely for this new group to be trained by an established Subject Matter Expert (SME) group. Automated Engineering Design provides a potential pathway to address not only the Skills Gap but also the transfer of information from SMEs to a …

Good Similar Patches For Image Denoising (Poster), Si Lu

Computer Science Faculty Publications and Presentations

Patch-based denoising algorithms like BM3D have achieved outstanding performance. An important idea for the success of these methods is to exploit the recurrence of similar patches in an input image to estimate the underlying image structures....

Light Touch Based Virtual Cane For Balance Assistance During Standing, Sindhu Reddy Alluri

Masters Theses

"Can additional information about one's body kinematics provided through hands improve human balance? Light-Touch (LT) through hands helps improve balance in a wide range of populations, both healthy and impaired. The force is too small to provide any meaningful mechanical assistance -- rather, it is suggested that the additional sensory information through hands helps the body improve balance.

To investigate the potential for improving human balance through biofeedback through hands, we developed a Virtual Cane (VC) for balance assistance during standing. The VC mimics the physical cane's function of providing information about one's body in space. Balance experiments on 10 …

The Effect Of Cell Size And Surface Roughness On The Compressive Properties Of Abs Lattice Structures Fabricated By Fused Deposition Modeling, Leah Hope Mason

Masters Theses

"Postprocessing is an important step in many manufacturing methods, but it is especially important for additive manufacturing. Researchers looking to improve the surface roughness of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) parts fabricated by fused deposition modeling (FDM) have determined that acetone smoothing not only achieves improved surface roughness but increases compressive strength as well. This could be very beneficial to lattice structures, which are known for already having an excellent strength to weight ratio. If the compressive strength of ABS lattice structures could be improved even further using acetone smoothing, it could expand the applications for plastic lattice structures and improve …

Deep Understanding Of Degradation In Lithium Ion Batteries Through Experimental And First-Principles Study, Yufang He

Doctoral Dissertations

"The growing interests in Lithium-ion Batteries (LIBs) have significantly accelerated the development of active materials. However, the key challenge is that electrode materials suffer from degradation, which include transition metal dissolution, solid electrolyte interphase (SEI) layer formation, and mechanical fracture. To address these issues, applying an ultrathin coating onto active materials via Atomic Layer Deposition (ALD) is an efficient way. Although numerious works have been done for active material performance improvement via ALD technology, the fundamental enhancement mechanisms of ALD coating on battery performance improvement are not yet known. Therefore, this dissertation consists of four papers, which focused on the …

Machine Vision Integrated Three-Dimensional Printing System, Chaiwuth Sithiwichankit

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Three-dimensional printing has been a widespread solution of fabricating geometrical customized products. Any 3D printed product is normally fabricated at a position defined with respect to the coordinate system of the corresponding 3D printer. So, the 3D printing cannot be conveniently implemented in some fabricating applications in which fabricating positions are commonly constrained to some physical references, e.g., architecture construction, surface restoration, food decoration, etc. This research aimed to integrate the 3D printing with machine vision, which is vastly used for guiding robotic systems to operate at desirable positions constrained to physical objects. Hence, the 3D printing can be conveniently …

Path Following And Obstacle Avoidance For Autonomous Vehicle Based On Gnss Localization, Kanin Kiataramgul

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Nowadays, many systems, formerly operated by human beings, are now developed to minimize user control effort. One outstanding system that receives close attention is the autonomous driving system. However, several autonomous driving systems that are currently developed utilize expensive sensing devices, e.g., camera and laser scanner. Moreover, these devices cannot be solely employed but a high-performance processing unit is also required. These pricey components result in an expensive system that does not worth to be used in some practical applications. Therefore, this research intends to utilize other low-cost sensing devices so that the final price of the developed system can …

Neuromechanical Model Of Rat Hindlimb Walking With Two-Layer Cpgs, Kaiyu Deng, Nicholas Szczecinski, Dirk Arnold, Emanuel Andrada, Martin Fischer, Roger Quinn, Alexander J. Hunt

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

This work demonstrates a neuromechanical model of rat hindlimb locomotion undergoing nominal walking with perturbations. In the animal, two types of responses to perturbations are observed: resetting and non-resetting deletions. This suggests that the animal locomotor system contains a memory-like organization. To model this phenomenon, we built a synthetic nervous system that uses separate rhythm generator and pattern formation layers to activate antagonistic muscle pairs about each joint in the sagittal plane. Our model replicates the resetting and non-resetting deletions observed in the animal. In addition, in the intact (i.e., fully afferented) rat walking simulation, we observe slower recovery after …

Simulation To Fabrication—Understanding The Effect Of Niaucu Alloy Catalysts For Controlled Growth Of Graphene At Reduced Temperature, Huahan Zhan, Bin Jiang, Otto Zietz, Samuel Olson, Jun Jiao

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

It is a significant challenge to grow large-scale, high quality, monolayer graphene at low temperature for the applications in industry, especially for the complementary metal oxide semiconductor fabrication process. To overcome this difficulty, we simulated the decomposition of acetylene (C2H2) on (100) surfaces of primarily nickel (Ni) catalysts with small mol fractions of gold (Au) and copper (Cu), using a 4 × 4 × 4 periodic supercell model. Based on the calculation of the reaction energies to decompose the C-H or C≡C bonds on different catalyst surfaces, a differential energy is proposed to clearly scale the decomposition difficulties such that …

Impact Of Temperature And Screw Speed On Material Meso-Structure And Tensile Strength In Large Area Pellet-Fed Additive Manufacturing, Xavier Jimenez Guzman

Open Access Theses & Dissertations

Evolution in additive manufacturing, specifically in material extrusion, has resulted in large-scale machines capable of extruding thermoplastic-matrix composite materials in higher volumes to fabricate products for large-scale applications. As with small- and medium-scale material extrusion, the properties of the final product often correlate directly with the bevy of print parameters employed. The current research was performed to evaluate the effects of the screw speed and temperature on an ABS 20%wt. carbon fiber thermoplastic processed on a Big Area Additive Manufacturing (BAAM, Cincinnati Inc) machine. Five screw speeds (50, 150, 250, 350 and 400 rpm) and three extruder temperature profiles were …

Materials Characterization In The Development Of Combustion-Based Methods For Synthesis Of Niobium Silicides, Edgar Maguregui

Open Access Theses & Dissertations

The use of characterization techniques is essential for a better understanding of novel manufacturing processes and for investigating how the process parameters affect the products. Mechanically activated self-propagating high-temperature synthesis (MASHS) is an attractive method for the production of high-temperature structural materials. In the present work, it was used to fabricate Nb5Si3 compound and Nb5Si3/Nb composites. It has been shown that for mechanical activation of Nb/Si mixtures, a planetary ball mill is more effective than a shaker ball mill used in prior research on MASHS of Nb5Si3. The influence of mixture composition and experimental parameters, such as milling time and …

Spin Response Function For Spin Transparency Mode Of Rhic, V. S. Morozov, P. Adams, Y. S. Derbenev, Y. Filatov, H. Huang, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, F. Lin, F. Méot, V. Ptitsyn, W. B. Schmidke, Y. Zhang

Engineering Technology Faculty Publications

In the Spin Transparency (ST) mode of RHIC, the axes of its Siberian snakes are parallel. The spin tune in the ST mode is zero and the spin motion becomes degenerate: any spin direction repeats every particle turn. In contrast, the lattice of a conventional collider determines a unique stable periodic spin direction, so that the collider operates in the Preferred Spin (PS) mode. Contributions of perturbing magnetic fields to the spin resonance strengths in the PS mode are usually calculated using the spin response function. However, in that form, it is not applicable in the ST mode. This paper …

Development Of An Iridium-Ceramic Substrate Catalyst Bed For The Decomposition Of Ionic Green Liquid Monopropellants, Alejandro Andre Vazquez

Open Access Theses & Dissertations

In an effort to advance green monopropellant propulsion using ionic liquids, the Center for Space Exploration and Technology Research (cSETR) has developed a pellet based catalyst bed for the decomposition of AF-M315E. The present paper will go over some of the fundamental research conducted towards the development of a catalyst bed and some of its applications. Three different catalyst bed designs were produced where each uses a different ceramic substrate material. The three different substrates are aluminum oxide, tungstated zirconia, silicon carbide each coated with iridium as the catalyst material. An experimental setup for testing the catalytic decomposition AF-M315E was …

In Situ Selective Nitriding Using An Open Source Laser Powder Bed Fusion System, Andres Gerardo Navarro

Open Access Theses & Dissertations

Conventional forms of nitriding titanium limit the locations to surfaces, limiting applications to simple coatings. Additive manufacturing methods provide the opportunity for surface coating methods to be utilized in a layer by layer fabrication method and increase the uses of nitrides. Laser powder bed fusion (LPBF) in particular, provides a fabrication environment with sufficient energy to allow for material nitriding as well as the flexibility of being able to utilize a variety of materials and shielding gases for processing. This project utilizes an AconityONE open source LPBF system with custom laser parameter settings to fabricate and nitride Ti-6Al-4V substrates. This …

Numerical Investigation Of Molten Metal Infiltration And Pillared Cooling Systems At Microscale, Shaikh Tanveer Tanveer Hossain

Open Access Theses & Dissertations

Flow-through porous media at pore-scales is one of the less explored sides of fluid mechanics due to the complexity associated with highly irregular pore geometry. Most of the established methods that try to quantify such flow are based on statistical observations of flow through numerous porous specimens. Such understandings may satisfy the need for applications where micro-level details are not a concern. Some numerical approaches did try to analyze the micro-level flow, but the analysis was confined to small sample sizes due to the intensive computation challenge. There are several applications of porous media flow where analyzing the large-scale flow …

Bayesian Model Averaging Based Storage Lifetime Assessment Method For Rubber Sealing Rings, Di Liu, Shaoping Wang, Chao Zhang, Mileta M. Tomovic

Engineering Technology Faculty Publications

Rubber sealing ring is one of the most widely used seals. It is always stored for a period of time before put into use, especially in aeronautic and aerospace applications. It is necessary to evaluate the storage lifetime of rubber sealing rings. However, due to the long storage lifetime of rubber sealing rings, two issues need to be handled, including model uncertainty and lack of storage lifetime data. A Bayesian model averaging based storage lifetime assessment method for rubber sealing rings is proposed in this article. The Gamma distribution model and Weibull distribution model are selected as the candidate models …

Parametric Study Of A Turbofan Engine With An Auxiliary High-Pressure Bypass, Sharanabasaweshwara A. Asundi, Syed Firasat Ali

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

A parametric study of a novel turbofan engine with an auxiliary high-pressure bypass (AHPB) is presented. The underlying motivation for the study was to introduce and explore a configuration of a turbofan engine which could facilitate clean secondary burning of fuel at a higher temperature than conventionally realized. The study was also motivated by the developments in engineering materials for high-temperature applications and the potential utility of these developments. The parametric study is presented in two phases. Phase I presents a schematic of the turbofan engine with AHPB and the mathematics of the performance parameters at various stations. The proposed …

Thermal Performance Of An Evacuated Tube Heat Pipe Solar Water Heating System In Cold Season, Abdellah Sharifian, Mehdi Khiadani, Ataollah Nosrati

Research outputs 2014 to 2021

This study evaluates the performance of a heat pipe solar water heating system to meet a real residential hot water consumption pattern theoretically and experimentally under non-ideal climatic conditions during a cold day in Perth, Western Australia. A mathematical model was developed and used to calculate the optimum number of glass tubes of the heat pipe solar collector. Based on the obtained data, an experimental rig with 25 glass tubes was designed, built, and tested as the temperature changes after 25 tubes reached the insignificant value of 0.6%. The results showed that hot water extraction had significant impact on the …

Enhancing Heat Pipe Solar Water Heating Systems Performance Using A Novel Variable Mass Flow Rate Technique And Different Solar Working Fluids, Abdellah Shafieian, Junaid Jaffer Osman, Mehdi Khiadani, Ataollah Nosrati

Research outputs 2014 to 2021

This paper aims to improve the overall efficiency of heat pipe solar water heating (HPSWH) systems by implementing a novel variable mass flow rate technique which regulates the solar working fluid mass flow rate of the system with the solar radiation intensity. To analyse the system under real operational conditions, the residential hot water consumption pattern of Perth residents in Western Australia was used in the experiments. In addition, a nanofluid (Al₂O₃/DI) was fabricated and its performance as the solar working fluid was investigated to find the optimum concentration and to confirm its stability and thermo-physical …

Theoretical Modelling Approaches Of Heat Pipe Solar Collectors In Solar Systems: A Comprehensive Review, Abdellah Sharifian, Mehdi Khiadani, Ataollah Nosrati

Research outputs 2014 to 2021

The invention of heat pipe solar collectors (HPSCs) is considered as an immense step forward towards solving the challenges of conventional solar thermal systems. Their unique qualities have acted as a great motivation for researchers to focus their studies on HPSCs and their applications. A considerable share of these studies has been allocated to theoretical studies due to several technical and economic reasons. However, to the authors’ knowledge and despite many valuable efforts in this field, there is no review paper available to summarise the relevant proposed and developed theoretical models to date and identifies the research gaps in this …