Mechanical Engineering Commons^™

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

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 …

Compositional Analysis Of Cerium And Cesium In Rapid Setting Cement As An Immobilization Agent For Nuclear Waste, Riyadh M. Motny

Theses and Dissertations

A feasibility of rapid setting cement (RSC) as an agent of immobilization for certain elements such as fission products or radioactive materials was explored. Cerium (Ce) and cesium (Cs) have been selected as a surrogate for U and/or Pu and fission products, respectively, in this study in three phases. In Phase I, RSC was evaluated for physical properties (e.g., porosity, density, pH values, etc.) using two groups methods—the cement powder at different concentrations of Ce (2 – 10 wt%) with deionized water (DIW) and artificial seawater (ASW). The results showed that the final setting time and compressive strength of RSC …

Computational And Experimental Investigation On The Wetting Behavior Of Droplet-Fiber Systems, Hossain Aziz

Theses and Dissertations

Interaction of a liquid droplet and a fiber or layer of fibers is ubiquitous in nature and in a variety of industrial applications. It plays a crucial role in fog harvesting, coalescence filtration, membrane desalination, self-cleaning and fiber based microfluidics, among many others. This work presents a quantitative investigation on the interactions of a droplet with a fiber or layers of fibers. More precisely, the present work is focused on 1) predicting the effects of fiber’s size and material on its ability to withhold a droplet against external forces and on the liquid residue left on the fiber after the …

Multiphase Droplet Interactions With A Single Fiber, Noor M. Farhan

Theses and Dissertations

Abstract

Multiphase Droplet Interactions with a Single Fiber

By: Noor M. Farhan

A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy at Virginia Commonwealth University.

Virginia Commonwealth University, 2019

Director: Hooman V. Tafreshi,

Professor, Department of Mechanical and Nuclear Engineering

Formulating the physics of droplet adhesion to a fiber is interesting intellectually and important industrially. A typical example of a droplet–fiber system in nature is the dew droplets on spider webs, where droplets first precipitate and grow on the fibers, but they eventually fall when they become too heavy. Obviously, quantifying the force …

Differential Mobility Classifiers In The Non-Ideal Assembly, Thamir Alsharifi

Theses and Dissertations

The differential mobility classifier (DMC) is one of the core components in electrical mobility particle sizers for sizing sub-micrometer particles. Designing the DMC requires knowledge of the geometrical and constructional imperfection (or tolerance). Studying the effects of geometrical imperfection on the performance of the DMC is necessary to provide manufacturing tolerance and it helps to predict the performance of geometrically imperfect classifiers, as well as providing a calibration curve for the DMC. This thesis was accomplished via studying the cylindrical classifier and the parallel plate classifier. The numerical model was built using the most recent versions of COMSOL Multiphysics^{® …}

Material Interactions And Self-Assembly In Inkjet Printing, Karam Nashwan Al-Milaji

Theses and Dissertations

Inkjet printing has attracted much attention in recent years as a versatile manufacturing tool, suitable for printing functional materials. This facile, low-cost printing technique with high throughput and accuracy is considered promising for a wide range of applications including but not limited to optical and electronic devices, sensors, solar cells, biochips, and displays. The performance of such functional devices is significantly influenced by the deposit morphology and printing resolution. Therefore, fabrication functional devices with precise footprints by inkjet printing requires deep understanding of ink properties, material interactions, and material self-assembly.

In conventional inkjet printing process, where sessile droplets are directly …

Optimizing Nasal Cannulas For Infants Using Computational Fluid Dynamics, Ahmad El-Achwah Mr.

Theses and Dissertations

Aerosolized medications can potentially be delivered to the lungs of infants through a nasal cannula interface. However, nose-to-lung delivery technologies currently allow for ~1% of the loaded dose to reach an infant’s lungs. Conventional dry powder inhalers (DPI) are superior to other types of inhalers in many ways. However, passive DPIs that operate based on user inhalation and require large volumes of airflow are not applicable to infants. To overcome this challenge, positive pressure DPIs have been developed that enable aerosol delivery to infants. Unless an adequate nasal interface is used with these devices, a significant amount of drug will …

Modeling Electrospun Fibrous Materials, Sina Hassanpouryousefi

Theses and Dissertations

Electrospinning has been the focus of countless studies for the past decades for applications, including but not limited to, filtration, tissue engineering, and catalysis. Electrospinning is a one-step process for producing nano- and/or micro-fibrous materials with diameters ranging typically from 50 to 5000 nm. The simulation algorithm presented here is based on a novel mass-spring-damper (MSD) approach devised to incorporate the mechanical properties of the fibers in predicting the formation and morphology of the electrospun fibers as they travel from the needle toward the collector, and as they deposit on the substrate. This work is the first to develop a …

A Review Of 3d Gis For Use In Creating Virtual Historic Dublin, Alain Chenaux, Maurice Murphy, S. Pavia, S. Fai, T. Molnar, John Cahill, Shane Lenihan, A. Corns

Conference papers

This paper illustrates how BIM integration with GIS is approached as part of the workflow in creating Virtual Historic Dublin. A design for a WEB based interactive 3D model of historic buildings and centres in Dublin City (Virtual Historic Dublin City) paralleling smart city initiates is now under construction and led by the National Monuments at the Office of Public Works in Ireland. The aim is to facilitate the conservation and maintenance of historic infrastructure and fabric and the dissemination of knowledge for education and cultural tourism using an extensive Historic Building Information Model. Remote sensing data is now processed …

Optimization Of Turbine Design In Wind Farms With Multiple Hub Heights, Using Exact Analytic Gradients And Structural Constraints, Andrew P.J. Stanley, Andrew Ning, Katherine Dykes

Faculty Publications

Wind farms are generally designed with turbines of all the same hub height. If wind farms were designed with turbines of different hub heights, wake interference between turbines could be reduced, lowering the cost of energy (COE). This paper demonstrates a method to optimize onshore wind farms with two different hub heights using exact, analytic gradients. Gradient-based optimization with exact gradients scales well with large problems and is preferable in this application over gradient-free methods. Our model consisted of the following: a version of the FLOw Redirection and Induction in Steady-State wake model that accommodated three- dimensional wakes and calculated …

Improved Low-Frequency Impact Insulation Class Measurements Based On Comparison Techniques, Sunit Girdhar

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In today’s world, noise pollution is growing as a major concern and it is becoming more and more difficult to find quiet places. But when the problem escalates to the extent that people are annoyed with loud noises even in their apartments, it becomes an alarming issue for engineers. Around the world, cities have defined some basic performance requirements for buildings, and isolation of residents from noise is one of the cardinal performance requirements. In the United States, building codes use the Impact Insulation Class (IIC) rating to characterize the performance of floor/ceiling assemblies. This method uses the response measured …

Comparative Study And Design Of Economical Sound Intensity Probe, Karan Gundre

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The theory of sound intensity measurement using the two-microphone method was first developed in the late 1970s. Even though the measurements were limited by the technology of the time, the theory was straight-forward and considerable attention was given to improving precision during testing or post-processing. With the development of modern equipment, however, the focus shifted to the apparatus. The commercial intensity probes available today have microphones that are already phase-matched. This eliminates the need for correction during or post-testing as a majority of the errors are minimized before any data is even collected. Although such intensity probes facilitate taking precise …

Remotely Controlled Industrial Robotic Arm And Simulation Of Automated Thermal Furnace, Prince Mehandi Ratta

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The right execution of controllers ensures the correct analysis of information, generating efficient results and better optimizing the system. In this report, two controllers were designed. Firstly, a remotely controlled robotic arm, since there are no such type commercially available controllers. Moreover, robotic platforms are costly, so students and researchers are often unable to learn the concepts of programming industrial robots. This project makes a non-destructive, remotely-controlled robotic arm to better teach students and researchers about programming and control of robotic arms. Secondly, simulation of an automated thermal furnace for ArcelorMittal on SIMULINK, which is used for the annealing process …

Towards Sustainable Production Of Chemicals And Fuels From The Fast Pyrolysis Of Waste Polyolefin Plastics, Ulises Gracida Alvarez

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The increasing amount of plastic waste (PW) generation has become an important concern due to the leveled-off recycling rates. Therefore, governmental agencies around the world, including state governments in the United States, have proposed initiatives to minimize the amount of PW that is landfilled and encourage recycling or energy recovery. Circular economy is a strategy that attempts on reusing PW to produce new polymers while avoiding its disposal and the use of virgin material. Chemical recycling raises an interesting technology prospect due to the potential reduction of pollutant emissions and the establishment of a circular economy through the production of …

Modeling And Control Of Maximum Pressure Rise Rate In Rcci Engines, Aditya Basina

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Low Temperature Combustion (LTC) is a combustion strategy that burns fuel at lower temperatures and leaner mixtures in order to achieve high efficiency and near zero NOx emissions. Since the combustion happens at lower temperatures it inhibits the formation of NOx and soot emissions. One such strategy is Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI). One characteristic of RCCI combustion and LTC com- bustion in general is short burn durations which leads to high Pressure Rise Rates (PRR). This limits the operation of these engines to lower loads as at high loads, the Maximum Pressure Rise Rate (MPRR) hinders the use of …

Modeling Of Thermal Dynamics In Chevrolet Volt Gen Ii Hybrid Electric Vehicle For Integrated Powertrain And Hvac Optimal Operation Through Connectivity, Nehal Doshi

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Integrated thermal energy management across system level components in electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) is currently an under explored space. The proliferation of connected vehicles and accompanying infrastructure in recent years provides additional motivation to explore opportunities in optimizing thermal energy management in EVs and HEVs with the help of this newly available connected vehicle data. This thesis aims to examine and analyze the potential to mitigate vehicle energy consumption and extend usable driving range through optimal control strategies which exploit physical system dynamics via controls integration of vehicle subsystems.

In this study, data-driven and physics-based models …

Estimation Of Multi-Directional Ankle Impedance As A Function Of Lower Extremity Muscle Activation, Lauren Knop

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The purpose of this research is to investigate the relationship between the mechanical impedance of the human ankle and the corresponding lower extremity muscle activity. Three experimental studies were performed to measure the ankle impedance about multiple degrees of freedom (DOF), while the ankle was subjected to different loading conditions and different levels of muscle activity. The first study determined the non-loaded ankle impedance in the sagittal, frontal, and transverse anatomical planes while the ankle was suspended above the ground. The subjects actively co-contracted their agonist and antagonistic muscles to various levels, measured using electromyography (EMG). An Artificial Neural Network …

Networked Microgrid Optimization And Energy Management, Robert S. Jane

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Military vehicles possess attributes consistent with a microgrid, containing electrical energy generation, storage, government furnished equipment (GFE), and the ability to share these capabilities via interconnection. Many military vehicles have significant energy storage capacity to satisfy silent watch requirements, making them particularly well-suited to share their energy storage capabilities with stationary microgrids for more efficient energy management. Further, the energy generation capacity and the fuel consumption rate of the vehicles are comparable to standard diesel generators, for certain scenarios, the use of the vehicles could result in more efficient operation. Energy management of a microgrid is an open area of …

Acoustic Localization Techniques For Application In Near-Shore Arctic Environments, Miles B. Penhale

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The Arctic environment has undergone significant change in recent years. Multi-year ice is no longer prevalent in the Arctic. Instead, Arctic ice melts during summer months and re-freezes each winter. First-year ice, in comparison to multi-year ice, is different in terms of its acoustic properties. Therefore, acoustic propagation models of the Arctic may no longer be valid. The open water in the Arctic for longer time periods during the year invites anthropogenic traffic such as civilian tourism, industrial shipping, natural resource exploration, and military exercises. It is important to understand sound propagation in the first-year ice environment, especially in near-shore …

Online Learning Of The Spatial-Temporal Channel Variation In Underwater Acoustic Communication Networks, Wensheng Sun

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Influenced by environmental conditions, underwater acoustic (UWA) communication channels exhibit spatial and temporal variations, posing significant challenges for UWA networking and applications. This dissertation develops statistical signal processing approaches to model and predict variations of the channel and relevant environmental factors. Firstly, extensive field experiments are conducted in the Great Lakes region. Three types of the freshwater river/lake acoustic channels are characterized in the aspects of statistical channel variations and sound propagation loss, including stationary, mobile and under-ice acoustic channels. Statistical data analysis shows that relative to oceanic channels, freshwater river/lake channels have larger temporal coherence, higher correlation among densely …

3d Printing In Low Resource Healthcare Settings: Analysis Of Potential Implementations, Alenna Beroza

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

3D printing has gained significant momentum in the past ten years, and its unique advantages make it especially ideal for use in low resource healthcare settings, where many designs have already been successfully implemented. Yet, little has been studied on how 3D printing can be sustainably and functionally implemented in low resource healthcare systems as a manufacturing practice. In this report, three business models are proposed for this implementation: In-House Operator, Independent Operator, and Print Farm. These models were then tested over four months in Kisumu county, Kenya, at two workshops and seven public hospitals. I worked with local medical …

Crack Pattern Simulation Of Pressurized Borosilicate Glass Tube Under Pellet Impact Using Ale Method, Omkar Bhumkar

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Transformer bushings are a common target for sniper attacks to cause power failure in large areas. Given the size, internal pressure and brittle nature of transformer bushing, pellet impact causes damage to surrounding components due to broken bushing pieces. To mitigate this, a project was initiated by United States Burau of Reclaimation to develop a safety mechanism. Finite Element Analysis is proposed to optimize and reduce cost of the design.

A simplified Finite Element model is created which consists of 0.22 caliber lead pellet impacting Pyrex 7740 borosilicate glass tube. Previous studies on the effect of the mesh pattern, size …