Mechanical Engineering Commons^™

On The Improvements Of Boundary-Layer Representation For High Resolution Weather Forecasting In Costal-Urban Environments, David Melecio-Vazquez

Dissertations and Theses

As large urban centers around the world become more densely populated, the global conversion from natural to man-made land surfaces will only increase. These land-use changes affect the urban surface energy budget which in turn changes the structure of the planetary boundary layer (PBL) above. With current high-performance computing systems, meteorological and built environment information can be better utilized to quantify the anthropogenic effects of these modifications. Although these systems have improved forecasting near-surface weather conditions, a comprehensive approach to represent urban impacts on the PBL is still limited. Improved PBL representation can lead to better weather and climate forecasts, …

Development Of Light Actuated Chemical Delivery Platform On A 2-D Array Of Micropore Structure, Hojjat Rostami Azmand, Hojjat Rostami Azmand

Dissertations and Theses

Localized chemical delivery plays an essential role in the fundamental information transfers within biological systems. Thus, the ability to mimic the natural chemical signal modulation would provide significant contributions to understand the functional signaling pathway of biological cells and develop new prosthetic devices for neurological disorders. In this paper, we demonstrate a light-controlled hydrogel platform that can be used for localized chemical delivery in a high spatial resolution. By utilizing the photothermal behavior of graphene-hydrogel composites confined within micron-sized fluidic channels, patterned light illumination creates the parallel and independent actuation of chemical release in a group of fluidic ports. The …

The Diffuse Bounce Back Lattice Boltzmann Method And Its Applications On The Study Of Fluid-Particle Interactions, Geng Liu

Dissertations and Theses

Fluid-structure interaction is very broadly seen and widely used in many industrial, engineering and environmental processes. The lattice Boltzmann method has been preferred for simulating particulate flows due to its advantages of easy implementation, micro- and mesoscopic physical insights and parallel algorithm. Both sharp and diffuse boundary treatments are studied to recover curved and moving boundaries on structured orthogonal grids for the lattice Boltzmann method. These methods can describe curved boundaries more accurately and more smoothly than the naive staircase approximation. However, to improve the order of velocity accuracy and to reduce the fluctuation of force, either interpolation or additional …

Transition To Turbulence And Relaminarization Of Pulsatile Pipe Flows, Joan Gomez

Dissertations and Theses

The instability and transition to turbulence and its evolution in pulsatile pipe flows involving both, reverse and no-reverse flows, is the primary focus of this experimental work. A piston driven by a programable DC servo motor was used to set up a water flow system and provide the pulsation characteristics. Time-resolved particle image velocimetry data were acquired in a refractive index matching setup by using a continuous wave laser and a high-frame-rate digital camera. The position of the piston was continuously recorded by a laser proximity sensor. Different experiments were carried out with Reynolds numbers in the range of 535 …

Elastic Bending Behaviour Of Sandwich Composite Structures With Abs Cores By Using Additive Manufacturing, Dechawat Wannarong

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Maintaining the lightweight performance of sandwich structures while achieving good bending strength and stiffness is difficult. Core materials for these programmable sandwich constructions are 3D printed with hexagonal honeycomb, re-entrant honeycomb, and circular honeycomb topologies with varying core densities. The bending stiffness and strength of these sandwich structures are determined by a three points bending test including an Acrylonitrile Butadiene Styrene core and a unidirectional carbon fibre reinforced polymer face sheet. The sandwich composite with the greater relative core density displays greater bending strength and stiffness than the composite with the lower relative core density. The sandwich composites beam with …

Effectiveness Of The New Ambulance Air Exhaust System In Reducing Aerosol Particle Concentration, Vasutorn Petrangsan

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The objective of this work is to assess the effectiveness in reducing airborne particles of the Camfil® CC410-concealed air exhaust system, that is installed in the ER-1 ambulance (a King Chulalongkorn Memorial Hospital ambulance). This is done by diffusing aerosols into the cabin at the patient’s face position for an injection period (IP) of 1 minute and measuring the aerosol concentration inside the cabin over time. The experiment is conducted for 2 ventilation conditions, when the exhaust system is off (Minimal Ventilation: MV) and at maximum speed (High Ventilation: HV). Density of the aerosol is interpreted in terms of its …

การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5g, กฤษฎิ์ ต.ศิริวัฒนา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันยานยนต์อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยม มีการแข่งขันสูงจากผู้ผลิตทั้งภาครัฐและเอกชนในการพัฒนาขีดความสามารถหรือระดับขั้นของความเป็นอัตโนมัติที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยระดับสูงสุด (ระดับ 5) เป็นระดับที่ไม่ต้องการการควบคุมใด ๆ จากผู้ขับขี่เลย ส่วนระดับที่ต่ำลงมายังคงต้องถูกควบคุมโดยผู้ขับขี่บางสถานการณ์ที่ระบบเกิดความผิดปกติ หรือพ้นช่วงสภาพแวดล้อมที่ระบบจำกัด งานวิจัยนี้พัฒนาต้นแบบยานยนต์อัตโนมัติที่สามารถควบคุมจากระยะไกลได้ ส่วนของยานยนต์ต้นแบบ ชุดควบคุมในระดับต่ำและระดับสูง โมดูลสั่งงานจากระยะไกล และสถานีควบคุม ถูกออกแบบและพัฒนาภายใต้วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ด้วย รวมถึงระบบเปลี่ยนผ่านการควบคุมซึ่งถูกออกแบบเพื่อให้ยานยนต์ต้นแบบนี้สามารถสลับระบบควบคุมได้ทุกช่วง หากเกิดความผิดปกติขึ้นระหว่างการใช้งาน เช่น มีความหน่วงเวลาสูงเกิดขึ้น หรือมีวัตถุกีดขวางเส้นทางบริเวณด้านหน้า ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติจะตัดการทำงานเข้าสู่โหมดฉุกเฉินทันทีที่ระบบตรวจพบสถานการณ์ดังกล่าว พร้อมกับแจ้งเตือนสถานการณ์ที่เกิดขึ้นไปยังผู้ควบคุม ณ สถานี ให้ทำการสลับระบบควบคุมไปยังระบบอื่นเพื่อแก้ไขสถานการณ์ ผลการทดสอบการใช้งานระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลทั้ง 4 ช่วง รอบจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พบว่าระบบสามารถใช้งานได้ดี ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยระหว่างเส้นทางอ้างอิงและเส้นทางที่ถูกบันทึกขณะทดสอบระบบควบคุมไกลทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.19 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.41 และ 0.58 เมตร ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยขณะใช้งานระบบอัตโนมัติทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.33 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.55 และ 0.83 เมตร ค่าความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดขณะทดสอบอยู่ที่ 109.7 และ 316.6 มิลลิวินาที ตามลำดับ ผู้ควบคุมไม่รู้สึกถึงความยากในการควบคุมหรือการเปลี่ยนโหมดระบบควบคุม จากการสังเกตภาพวิดีโอบนหน้าจอมอนิเตอร์ขณะมีความหน่วงเวลาสูงสุดดังกล่าวพบว่ามีอาการกระตุกบ้างเล็กน้อย ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติสามารถตรวจพบปัญหาขณะใช้งานทั้ง 4 จุด ที่ทำการออกแบบไว้ และสามารถหยุดรถเพื่อเข้าสู่โหมดฉุกเฉินได้ การศึกษาระยะเบรกฉับพลันจากการที่ผู้ขับขี่ทำการเบรกปกติบนรถทดสอบ และผลกระทบของความหน่วงเวลาต่อระยะเบรกหากผู้ควบคุมกดปุ่มหยุดรถฉุกเฉินจากระยะไกลขณะมีอัตราเร็ว 3 เมตรต่อวินาที (อัตราเร็วสูงสุดที่ใช้ในการทดสอบ) พบว่าการมีความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดดังกล่าวเกิดขึ้น ส่งผลให้ระยะเบรกเพิ่มขึ้นจากระยะเบรกปกติของรถ 1.42 เมตร เพิ่มขึ้นเป็น 1.75 และ 2.37 เมตรตามลำดับ หากมีอุปสรรคกีดขวางหน้ารถอย่างกะทันหันภายในระยะดังกล่าว รถทดสอบจะไม่สามารถเบรกได้ทัน ผู้ควบคุมมีความจำเป็นต้องเข้าควบคุมระบบบังคับเลี้ยวจากระยะไกลเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่เกิดขึ้นด้วย กรณีมีความหน่วงเวลาเกิดขึ้นมากกว่า 500 มิลลิวินาทีขึ้นไป ณ อัตราเร็วสูงสุดขณะทดสอบ รถทดสอบอาจชนกับอุปสรรคที่กีดขวางกะทันหันในช่วงระยะเบรกปกติของรถก่อนที่ผู้ควบคุมจะเห็นภาพอุปสรรคดังกล่าวจากภาพหน้าจอมอนิเตอร์

การศึกษาตัวจำแนกประเภทการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายโรคหลอดเลือดสมอง, ฐิติพร อ้ายดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โรคหลอดเลือดสมองเป็นโรคที่มีอัตราการเสียชีวิตสูงและยังเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการพิการ การทำวิทยานิพนธ์นี้มีจุดประสงค์ศึกษาตัวจำแนกประเภทในการเรียนรู้ของเครื่องที่มีประสิทธิภาพกับการทำนายโรคหลอดเลือดสมอง โดยใช้ตัวจำแนกประเภทกับข้อมูลที่ได้จากบันทึกของศูนย์โรคหลอดเลือดสมองแบบครบวงจรโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ พิจารณากับปัจจัยเฉพาะและทำการทดลองเพื่อความแม่นยำในการทำนายผล การศึกษาตัวจำแนกประเภทมีทั้ง K-Nearest Neighbors, Support Vector Machine, Random Forest และ Adaboost ปรับจูนพารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับข้อมูลทางการแพทย์ที่มีอยู่ ตัวจำแนกประเภทแบบ Random Forest ให้ผลลัพธ์ค่าเฉลี่ยความแม่นยำ 78% ในข้อมูลโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ รวมถึงวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงที่ทำให้เกิดโรคหลอดเลือดสมองด้วยวิธีการเรียนรู้ของเครื่องจากข้อมูลชุดที่ทำการศึกษา โดยใช้ TreeExplainer ประมาณค่าของ shapley value เพื่อแสดงผลความสำคัญของปัจจัยเฉพาะ ทั้งนี้เพื่อต่อยอดแนวทางในการปรับใช้ข้อมูลที่จะเก็บเพิ่มขึ้นได้ในอนาคต

การพัฒนาและการศึกษาอิงพารามิเตอร์ของแบบจำลองทางเธอร์โมไดนามิกส์และการถ่ายเทความร้อนสำหรับโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนเรชั่นขนาดเล็ก, ณัฐณิชา มูสิกะสังข์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โคเจนเนเรชั่นเป็นเทคโนโลยีประสิทธิภาพสูงและประกอบด้วยกังหันก๊าซ กังหันไอน้ำ และเครื่องผลิตไอน้ำจากไอเสีย ในการศึกษาวิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการพัฒนาและศึกษาแบบจำลองโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนชั่นขนาดเล็กภายในประเทศไทยและใช้ระเบียบวิธีคำนวณเชิงตัวเลขด้วยโปรแกรมแมทแลป นอกจากนี้พารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานและประสิทธิภาพได้แก่ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันก๊าซ อัตราส่วนความดัน อุณหภูมิอากาศทางเข้าคอมเพรสเซอร์ อัตราความร้อนเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันไอน้ำ และการปรับความดันวาล์วทางออกกังหันไอน้ำความดันสูง ผลลัพธ์จากการจำลองพบว่าในกรณีฐานประสิทธิภาพโคเจนเนเรชั่นมีค่าร้อยละ 56.96 ความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนมีค่าร้อยละ 16.72 และอัตราส่วนของค่าความร้อน 7001 กิโลจูลต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในส่วนของการปรับพารามิเตอร์จะพบว่าการเพิ่มขึ้นประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันก๊าซ อัตราส่วนความดัน อุณหภูมิอากาศทางเข้าคอมเพรสเซอร์ อัตราความร้อนเชื้อเพลิง และประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันไอน้ำ ส่งผลให้ประสิทธิภาพระบบโคเจนเนเรชั่นและความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนเพิ่มขึ้น แต่อัตราส่วนของค่าความร้อนลดลง ในทางกลับกันการเพิ่มความดันวาล์วทางออกกังหันไอน้ำความดันสูงส่งผลให้ประสิทธิภาพระบบโคเจนเนเรชั่นมีค่าเกือบคงที่ ความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนลดลง และอัตราส่วนของค่าความร้อนเพิ่มขึ้น

หุ่นยนต์สวมใส่แบบโครงร่างเพื่อฟื้นฟูการเดิน, ณัฐภัทร คิ้ววงศ์งาม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่าเพื่อฟื้นฟูการเดินได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองและโรคใกล้เคียง เพื่อลดภาระการทำงานของบุคคลากรและค่าใช้จ่ายที่ผู้ป่วยต้องแบกรับ รวมถึงยังเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา แต่ด้วยหุ่นยนต์ดังกล่าวในปัจจุบัน มีขนาดใหญ่ ยากต่อการพกพาและดูแล อีกทั้งยังมีราคาสูง ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อที่จะศึกษา ออกแบบ และจัดสร้าง หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่า เพื่อฟื้นฟูการเดิน อันประกอบไปด้วย กลไกการส่งกำลังแบบหนึ่งข้อต่อและระบบควบคุมหุ่นยนต์อัตโนมัติ โดยมุ่งเน้นให้หุ่นยนต์มีน้ำหนักเบา สามารถพกพาได้ง่าย และมีราคาถูก โดยในขั้นตอนการออกแบบ ได้จัดทำการวิเคราะห์รูปแบบการส่งกำลัง และศึกษาสมการจลศาสตร์ของกลไก จากนั้นทำการจัดสร้างระบบกลไกส่งกำลังพัฒนาระบบควบคุม งานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาระบบควบคุมแบบ Impedance control ในสองรูปแบบคือ ระบบแบบออกแรงช่วยและระบบแบบออกแรงต้าน ซึ่งจะทำให้หุ่นยนต์สามารถช่วยเหลือผู้ป่วยในการฝึกฝนการเคลื่อนที่ที่มีความหลากหลาย งานวิจัยนี้ได้ทำเสนอการทดลองทั้งหมด 4 การทดลอง อันประกอบด้วย การทดลองที่ 1 การทดลองหาสภาพการขับย้อนกลับและแรงเสียดทานในระบบส่งกำลัง โดยพบว่าหุ่นยนต์ต้องการแรงขับกลับเพียง 0.457 นิวตันเมตร ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการขับกลับที่สูงและแรงเสียดทานในระบบที่ต่ำ การทดลองที่ 2 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบควบคุมแบบช่วยเหลือการเคลื่อนที่ในท่านั่ง การทดลองที่ 3 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบต้านการเคลื่อนที่ในท่านั่ง โดยในการทดลองที่ 2 และ 3 หุ่นยนต์สามารถปรับแรงช่วยและแรงต้านสูงสุดให้เหมาะสมกับแต่ละผู้ใช้งานได้ในช่วงไม่เกิน 8 นิวตันเมตร และการทดลองสุดท้าย ศึกษาประสิทธิภาพในการช่วยเหลือการเดิน โดยพบว่าหุ่นยนต์สามารถช่วยส่งกำลังได้เพียงพอที่จะพาผู้ใช้งานให้เดินไปตามเส้นทางที่บันทึกไว้ได้ และในทุกการทดลองไม่พบผลกระทบอื่นใดในการใช้งานหุ่นยนต์

การประเมินศักยภาพระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.), พร้อมศักดิ์ ทรัพย์ธนากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แนวทางการแก้ไขปัญหาวิกฤตพลังงานในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การส่งเสริมพลังงานทางเลือก รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์ ตามแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ. 2561-2580 ฉบับปรับปรุงครั้งที่ 1 ระบุนโยบายส่งเสริมผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน โดยกำหนดให้มีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนผลิตกระแสไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)ทั้งหมด 2,725 เมกะวัตต์ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาศักยภาพของระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) โดยแบ่งการศึกษาเป็น 2 ส่วน ส่วนที่ 1 เป็นการศึกษาและเปรียบเทียบศักยภาพในจากการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำเต็มพื้นที่อ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแต่ละแห่งในประเทศไทย อันได้แก่ เขื่อนสิรินธร เขื่อนภูมิพล เขื่อนสิริกิติ์ เขื่อนศรีนครินทร์ เขื่อนท่าทุ่งนา เขื่อนวชิราลงกรณ์ เขื่อนอุบลรัตน์ เขื่อนน้ำพุง เขื่อนห้วยกุ่ม เขื่อนจุฬาภรณ์ เขื่อนรัชชประภา และเขื่อนบางลาง โดยมีเงื่อนไขการพิจารณาคือเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำที่ติดตั้งเต็มพื้นที่ต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำที่มีอยู่เดิม และพิจารณาศักยภาพ 4 หัวข้อ ได้แก่ ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่อปี ซึ่งคำนวณด้วยวิธีของ Perez 1990 ปริมาณการลดการระเหยของน้ำ ซึ่งคำนวณด้วยวิธีของ Shuttleworth 1993 ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลดลงจากการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ผลการศึกษาพบว่า เมื่อติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนศรีนครินทร์จะผลิตไฟฟ้าและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูงที่สุด เมื่อติดตั้งในเขื่อนอุบลราชธานีจะลดการระเหยน้ำได้มากที่สุด และเมื่อติดตั้งในเขื่อนสิริกิติ์จะถึงจุดคุ้มทุนเร็วที่สุด ส่วนที่ 2 ที่ทำการศึกษา เป็นการศึกษาศักยภาพในการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำร่วมกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำของเขื่อนเพื่อผลิตไฟฟ้าคงที่ตลอดเวลา โดยการศึกษาในส่วนนี้ ใช้ข้อมูลจริงของเขื่อนศรีนครินทร์ใน พ.ศ. 2560-2564 เป็นตัวอย่างในการทำแบบจำลองเพื่อแสดงศักยภาพในการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าผสมเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้ารวมคงที่สูงสุดที่เป็นไปได้ของแต่ละขนาดการติดตั้งของเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนศรีนครินทร์ ผลลัพธ์ของการจำลองแสดงให้เห็นว่าระบบผสมสามารถผลิตกำลังไฟฟ้ารวมคงที่ได้ระหว่าง 137.14 ถึง 246.76 เมกะวัตต์ และมีรูปแบบการเดินเครื่องได้ 3 รูปแบบ คือ รูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเพียงอย่างเดียวคงที่ตลอดเวลา สำหรับกรณีที่ไม่มีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำ รูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าผสมแบบไม่มีการสูบน้ำกลับ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำไม่เกิน 0.3391% ของพื้นที่ที่ติดตั้งได้ หรือ 170.4 เมกะวัตต์ และรูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าผสมแบบมีการสูบน้ำกลับ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำระหว่าง 0.3391% ถึง 1.20% ของพื้นที่ที่ติดตั้งได้ หรือระหว่าง 170.4 ถึง 603.03 เมกะวัตต์ หากมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำเกินกว่านี้จะไม่สามารถผลิตไฟฟ้ารวมแบบคงที่ได้ เนื่องจากข้อจำกัดของกำลังการสูบน้ำกลับของเครื่องผลิตไฟฟ้าที่ติดตั้งที่เขื่อนศรีนครินทร์ ข้อดีของรูปแบบการเดินเครื่องที่มีการสูบน้ำกลับร่วมด้วย คือสามารถมีช่วงกำลังการผลิตไฟฟ้าที่กว้าง แต่เนื่องจากการสูบน้ำกลับมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าน้อยกว่าการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ จะทำให้มีการสูญเสียพลังงานจากการสูบน้ำกลับไปบางส่วน แต่การลดลงนี้มีผลน้อยมากเมื่อนำมาประเมินความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์

การพัฒนาอุปกรณ์ถ่ายภาพอัตโนมัติและระเบียบวิธีการนับจุดสำหรับการวิเคราะห์ภูมิคุ้มกัน, ชยธร กู้เกียรติกูล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวินิจฉัยเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับแพทย์ในการวิเคราะห์และแนะนำทางเลือกในการรักษาสำหรับผู้ป่วย ELISpot เป็นหนึ่งในกระบวนการวินิจฉัยสำหรับผู้ป่วยที่เป็นที่นิยม ซึ่งขั้นตอนการปฎิบัติจะเกิดความเบื่อหน่ายเเละเมื่อยล้า ดังนั้นการพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยจึงเป็นสิ่งสำคัญในการลดภาระงานของแพทย์ ในการพัฒนานี่ระบบแพลตฟอร์มถ่ายรูปจาก 96 Well plate และวิเคราะห์ผล ELISpot อัตโนมัติถูกพัฒนาขึ้น ประกอบด้วย IAI TABLE TOP, กล้อง USB Microscope และ แผ่นกำเนิดเเสง สำหรับโปรเเกรมใช้งานเเพลตฟอร์มถูกพัฒนาขึ้นจาก C# window form application และ ทำการพัฒนาการวิเคราะห์ด้วยรูปภาพจากโปรเเกรม Halcon จาก MVTec โดยการพัฒนาเน้นให้หน้าต่างซอฟต์แวร์ที่เรียบง่ายและออกแบบมาเพื่อมอบประสบการณ์ที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ ซึ่งผู้ใช้งานจะสามารถใช้งานได้ทั้งในส่วนที่เป็นการถ่ายรูปเเละวิเคราะห์ภาพ โดนกระบวนการที่ถูกนำมาใช้คือ Dynamic thresholding algorithm เปรียบเทียบกับเครื่องที่เป็นที่ยอมรับ CTL immunospot analyzer โดยผลการทดสอบพบว่ามีความถูกต้องอยู่มากกว่า 80 %จากเกณฑ์ที่ถูกกำหนดขึ้น

ระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี Lorawan, พิทย ศุภนิรัติศัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ที่สามารถควบคุมตัวแปรที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชได้ตามเงื่อนไขที่ต้องการ โดยหลักการทำงานของระบบช่วยการทำการเกษตรนี้ อุปกรณ์ตรวจวัดที่ติดเซนเซอร์ (Sensor End Device) จะทำงานวัดค่าตัวแปรและส่งข้อมูลต่อไปยังตัวรับสัญญาณศูนย์กลาง (Gateway) ที่เปรียบเสมือนเป็นตัวกลางการสื่อสารกับระบบเน็ตเวิร์ก (Network Server) เพื่อให้ข้อมูลต่าง ๆ ถูกประมวลผลและแสดงผลในรายงานภาพรวมผ่านระบบคลาวด์ได้ถูกต้องตามสถานการณ์จริง จากนั้นคำสั่งในการเปิดปิดควบคุมตัวกระตุ้นจะถูกส่งกลับมายังอุปกรณ์ควบคุมตัวกระตุ้น (Actuator End Device) เพื่อทำงานปรับค่าตัวแปรให้อยู่ในช่วงค่าตามที่ตั้งไว้ ในเรื่องของระยะการส่งสัญญาณ LoRa พบว่าระยะที่ไกลที่สุดที่อุปกรณ์ยังสามารถส่งสัญญาณไปถึงจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 300 - 1700 เมตร โดยขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ทั้งอุปกรณ์ เสาส่งสัญญาณ ตำแหน่งที่ตั้ง การตั้งค่าการส่งสัญญาณ ไปจนถึงสัญญาณรบกวนในบริเวณนั้น ๆ เมื่อลองเปรียบเทียบการทำงานระหว่าง Wi-Fi และ LoRa จะพบว่า นอกจาก LoRa จะมีระยะทางการทำงานที่ไกลกว่าแล้ว ในสถานะที่ระบบมีการทำงานส่งสัญญาณ พลังงานที่ LoRa ใช้ในการส่งสัญญาณจะมีค่าน้อยกว่าการส่งสัญญาณด้วย Wi-Fi ถึง 2.4 เท่า ส่วนการใช้พลังงานในสถานะที่ระบบรอรอบการทำงานครั้งต่อไป ถ้าหากใช้บอร์ดที่ออกแบบมาเพื่อการประหยัดพลังงานโดยเฉพาะแล้วการสั่งให้บอร์ดอยู่ในโหมด Deep Sleep จะช่วยให้บอร์ดประหยัดพลังงานได้ถึง 3,330 เท่า เมื่อเทียบกับการที่บอร์ดอยู่ในสถานะการทำงานในโหมด Active ตลอดเวลา

Investigation Of The Sensitivity Of Human Arm To Small Interaction Forces During Physical Human-Robot Interaction (Phri), Fazlur Rashid

Masters Theses

“Understanding the human motor control strategy during physical interaction tasks is crucial for developing future robots for physical human-robot interaction (pHRI). Effective pHRI depends on humans communicating their intentions for movement with robots. In physical human-human interaction (pHHI), small interaction forces are known to convey their intent between the partners. It is speculated that small interaction forces contain significant information to convey the movement intention of pHHI. However, the mechanism underlying this interaction strategy is largely unknown. Hence, the aim of this work was to investigate what affects humans’ sensitivity to the interaction forces. The hypothesis was that small interaction …

Fabrication Of Silicon Nitride Parts By Ceramic On-Demand Extrusion Process, Sachin Choudhary

Masters Theses

“Ceramic On-Demand Extrusion (CODE) is a patented solid freeform fabrication method for manufacturing high-density monolithic ceramic parts. In the past 5-6 years, the technology has been successfully implemented to fabricate alumina and zirconia parts. The mechanical characterizations also show CODE’s high potential in achieving desired structural properties. The present study covers the fabrication of silicon nitride parts by CODE process, which entailed the design of paste formulation for achieving rheology suitable for dimensional control in fabricated parts and determining firing temperature and the content of sintering additives for silicon nitride green bodies fabricated by CODE. The density, hardness, and fracture …

Physics-Based Modeling Of Lithium-Ion Batteries For Control And Estimation Applications, Brody J. C. Riemann

Masters Theses

“Lithium-ion batteries are extensively used in many application areas like consumer electronics, electric vehicles, and microgrids. As the world moves towards further electrification of vehicles and more widespread use of renewable energy sources, the need for large-scale battery storage systems will grow. To effectively replace conventional methods, batteries will need to be charged quickly while accounting for degradation to maximize lifetime. Further, larger batteries require more detailed safety monitoring, which is implemented using a battery management system (BMS). A BMS is responsible for state of charge (SOC) estimation, state of health (SOH) estimation, cell balancing, regulating voltage and current according …

Application Of Data And Geospatial Analysis In Energy And Health Systems, Ali Faghani

Graduate Research Theses & Dissertations

Having sustainable energy and health systems are the main factors in the vision plan of every country. Both of these systems are correlated with a variety of frameworks, including social, physical, technological, political, and economic factors. Therefore, different types of analytics methods can be implemented to develop the required assessments for those who make plans since understanding the effect of such factors individually, also their interactions, and the overall effect is crucial. With this regard, applications of data analysis and geospatial techniques in both energy, and health systems have recently gained attention. The proposed research here deployed advanced data analytics …

Thermal/Structural Analysis Of The Axion Quantum Metrology Cavity And Its Components, Tyler Funk

Graduate Research Theses & Dissertations

This research was centered around maximizing the capability to cool dielectric material within a containment unit, or Photonic Band Gap (PBG) cavity, designed for detecting axion dark matter and identifying the unit’s thermal properties. There are multiple types of PBG cavities, but the latest version that axion researchers wish to use has been theorized to contain possible issues related to its thermal properties. Thermal conductivity is an issue with the dielectric material because it is made from alumina which is highly insulative. This is important since the research is being done in a cryogenic environment and the thermal noise affects …

Microfluidics Design Considering Hyperuniformity And Cell Transport In Flow For Improved Circulating Tumor Cell Capture Efficiency, Michael Clarence Hood

Graduate Research Theses & Dissertations

Isolation of circulating tumor cells (CTCs) from patient derived blood samples for cancerdiagnostics and monitoring is challenging due to the extremely low CTC concentration. This thesis work evaluates the performance of passive microfluidics devices with different designs based on computational modeling. A new cell separation method is proposed based on velocity differentiation of varying cell sizes. All numerical studies were conducted in 2D based on a fluid structure interaction code where the fluid flow was solved based on the lattice Boltzmann method (LBM) implemented in Palabos, and the cell dynamics were simulated based on the molecular dynamics package LAMMPS, with …

Coaxially Electrospun Fibrous Polymer Scaffolds For Tissue Regeneration And Drug Delivery, Matthew Michael Kleszynski

Graduate Research Theses & Dissertations

A biomaterial is a substance that is specifically engineered to take on a role within the body, either alone or in conjunction with other materials, with the purpose of influencing the body. Using Polymers as a biomaterial is an exciting field of study that has the potential to further our abilities to help those in need. Creating composite nanofibrous scaffolds composed of hydrophobic and hydrophilic polymers may outperform structures made of a single polymer in both in vitro and in vivo environments. Hydrophilicity governs the behavior of polymers in the body and has influence over the mechanical properties of the …

Blood Flow Simulation In A Microvascular Network, Kacper Ostalowski

Graduate Research Theses & Dissertations

Cardiovascular disease such as heart attack or stroke has been the leading cause of death in the US for over 100 years. Understanding the blood cell transport physics in a vascular network is important in both fundamental research and clinical practices. In this study, 3Dnumerical simulations on blood flow in a complex retina vascular network were performed considering deformable red blood cells (RBCs), white blood cells (WBCs), and obstructed vessels. The blood was modeled as a mixture of RBCs and WBCs suspended in fluid. The fluid was solved using the lattice Boltzmann method (LBM), and blood cells were modeled by …

Developing A Standard Platform To Predict The Drag Coefficient Of Irregular Shape Particles, Amin Roostaeehosseinabadi

Graduate Research Theses & Dissertations

Solid-fluid interactions are commonly observed in natural transport phenomena and industrial applications such as sedimentation in rivers and pneumatic and hydraulic conveying of coarse particles. Here particle and fluid motion affect each other through force interactions, especially via drag force. To evaluate the magnitude of the drag force first the drag coefficient (CD) of the particle needs to be measured mostly experimentally. The CD depends on the particle’s geometry (i.e., shape, dimension, …) and the properties of the fluid medium. Since the solid particles commonly observed in nature or used in industrial setups come with irregular shapes, finding a relation …

A Dynamic Active Noise Control System For Live Music Attenuation, Elliot James Krueger

Graduate Research Theses & Dissertations

This thesis proposes a system design that will be suitable for applying active noise control (ANC) effectively to live musical instruments. The design consists of three parts: a signal separation section, an instrument classification section, and the active noise control section. The signal separation section will split up the music signals. The instrument classification section will identify the signals, and the ANC section will attenuate the music signal based on the previous information from the other sections. The two instruments of focus will be the trombone and tuba for their low frequency and ability to be quite loud in a …

Rebuild The Niu Split-Hopkinson Pressure Bar Apparatus For High Strain Rate Tensile Test, Dian Li

Graduate Research Theses & Dissertations

A Split-Hopkinson apparatus is a device used to dynamically test material properties for constructing constitutive model and can be used for high strain rate deformation research and experiments. NIU currently has a Split-Hopkinson apparatus that can conduct compressive tests only. The goal of this thesis is to redesign and rebuild the existing apparatus, so the high strain rate tensile tests can be conducted.

Multi-improvements were applied to the Split Hopkinson apparatus in order to improve its working performance. For conducting high strain rate tensile test, the Split-Hopkinson system has been rebuilt with a load-inversion device. The load-inversion device was designed …

A Theory-Supported Machine Learning Model For The Prediction Of Melt Pool Geometry And Optimal Process Window In Metal Additive Manufacturing, Sina Tayebati

Graduate Research Theses & Dissertations

Direct Energy Deposition (DED) is an additive manufacturing (AM) process capable of producing complicate-shaped or functionally graded components, and it is getting intense attention as a revolutionary technology to satisfy high demand in manufacturing process for the aerospace, automotive, and medical industries. However, the repeatability in geometries and properties of fabricated products is one of the most challenging issues for the DED process to be fully utilized, requiring comprehensive understanding of effect of processing conditions on the properties of fabricated parts, and development of relations among those conditions and properties. That is the motivation of this research. In this study, …

Smart Home Pet Feeder, Andrew Markja, Simona Zdravev, Timothy Zubek, Christian Jackson

Williams Honors College, Honors Research Projects

The goal of this project was to design a Smart Home Pet Feeder that will allow the owner to feed their pet using 4 different methods. The methods are: manually, scheduled, app/url, Alexa/Google. The advantages of this design are that it will become convenient for pet owners who are busy and unable to make it back to their house to feed their pets remotely or for those who enjoy the use of technology from within their home for no-trouble feeding.

Pulse Reverse Current Electrodeposited Tio2 Doped Ni-W Coating, Sydney Hughes

Williams Honors College, Honors Research Projects

Nickel-Tungsten (Ni-W) coatings via the pulse reverse current method have been under development as a potential replacement for typical Chromium/Cadmium coatings. To increase the effectiveness of Ni-W as a coating, dopants have been tested to decrease microcracks and pores and increase overall tribological performance. Previous research by Timken Engineered Surfaces Laboratory showed that Ni-W doped with TiO₂ nanoparticles had a positive effect on coating performance. The purpose of this study was to determine the ideal solution parameters (i.e. TiO₂ concentration, pH) to maximize the benefit of the dopant when samples are subjected to tribological testing. Here, solutions of …

Automated Control System For The Remote-Controlled Torch Positioner, Christopher Ferguson, Anna Abate, Kyle Cramer, Alex Sabitsch, Jacob Stefanko

Williams Honors College, Honors Research Projects

The goal of this project is to design and implement a controls system for Dr. Morscher’s burner rig. The rig serves to simulate jet turbine conditions and test how materials, specifically ceramic matrix composites, react under high temperatures and stresses. Currently, the location of the torch relies solely on manual adjustments and has no automated control system. The improved design will automatically adjust the torch position based on the desired temperature of the sample being tested, therefore maintaining a steady environment for the sample. The current method of manual adjustments for regulating temperature is a crude solution that does not …

Development Of A Heavy-Duty Aluminum Rail Hole Punch Manufacturing Fixture, Reese Hawthorne

Williams Honors College, Honors Research Projects

This report details the development and testing of an improved replacement for a worn manufacturing fixture which was used to position the location of four drilled holes on the outside of a heavy-duty aluminum rail. Commissioned by JohnDow Industries, the new process improves upon the old one by implementing an electro-hydraulic punch and new locating fixture. The new design produced higher quality slots, decreased cycle time by 15%, and aimed to improve the ergonomics of the process for the employees. All these factors contributed to making the aluminum rails a high-quality end product for JohnDow’s customers. Further iteration of the …

Theoretical Design Of A 360 Degree Pendulum Ride, John William Elliott

Williams Honors College, Honors Research Projects

This project uses several areas of study: mechanical physics/design of moving parts, electrical power, and human comfort. It is based on the pendulum ride at Cedar Point called "maXair." One of the goals with this project is to create a theoretical, simpler version of a 360 Degree Pendulum Ride that operates on the same principles of a conventional pendulum rides. The velocity, forces on the shaft in the middle of the ride, the accelerations, the g force on the riders, and all the other forces associated with the pendulum ride were analyzed as well.