Mechanical Engineering Commons^™

Investigation Of Topologically Protected Wave Propagation Near Dirac-Like Cones In Acoustic Metamaterials, Md Arif Iqbal Khan

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

This study presents a novel approach to investigate an exceptionally rare acoustic phenomenon – topologically protected wave propagation (TPWP) within a solid-solid domain. While previous research has attempted to unravel the physics behind this phenomenon, most efforts have been grounded in the framework of condensed matter physics and quantum mechanics often requiring complex geometries to realize TPWP in solid-fluid interactions. In contrast, this thesis introduces a geometric tuning method that enables the achievement of TPWP with simpler geometric configurations within a solid-solid domain. Rather than explaining by the quantum trio - quantum anomalous hall effect, quantum valley hall effect, and …

Air Jet Assisted Combustion Of Oil Diffusion Flames: Effects Of Injection Location And Excess Air Factor, Moustafa Ahmed Gamaleldin, Neama Youssef Ramadan, Ahmed Mohamed Abdulnaim, Ahmed Abdelnasser Adam, Ahmed Abdulrazik Emara, Hany Ahmed Moneib

Trends in advanced sciences and technology

This study investigates a novel methodology for a coaxial disc stabilized burner with a central jet oil spray. It introduces multiple air injection jets within the burner gun's exit section, promoting earlier fuel vaporization and rapid fuel-air mixture formation in the premixing zone. This directly contributes to improved overall combustion efficiency and reduced exhaust emissions. The focus lies on identifying the optimal location for the air injection jets (fixed load, constant jet momentum, and angle) within the exiting premixing zone of the burner gun. In-flame measurements are conducted inside a cylindrical combustor at different air injection locations and varying excess …

Improving The Peak Performance Lifespan Of A Two-Piece Composite Bat, Angelina Sicurezza

Williams Honors College, Honors Research Projects

The push for innovation and enhancement of sports equipment in recent years has led to significant advancements in composite materials. This project aims to propose new design possibilities that will improve the lifespan of a two-piece composite bat. Using finite element analysis (FEA) software, various fiber orientations and materials were modeled and analyzed for their impact response. Two unique quarter-cylinder designs along with a baseline design were modeled with symmetric boundary conditions. The proposed bat deigns include a helicoidal model and a CFRP-Aramid hybrid model. Comparative analysis of the elastic responses revealed that both the helicoidal and hybrid models demonstrated …

Short Strand Carbon Fiber Reinforced Polylactic Acid Filament For Additive Manufacturing, Dale Chenoweth, Lukas Seggi, Luke Phillips

Williams Honors College, Honors Research Projects

In this design project, the additive manufacturing filament of short strand carbon fiber (SSCF) reinforced polylactic acid (PLA) composite was developed. The micro-size, precision cut SSCFs were mixed with the PLA pellets through a melting homogenization process. Through this process the composite material block is cut and divided into pieces for ease of pelletizing. The material block pieces are then pelletized to be fed through the single screw extruder to develop the SSCF-PLA composite filament. The SSCF-PLA filaments were manufactured with a varying amount of SSCF ranging from 0.5% to 10% of the material block's weight. Development of a 1% …

Schaeffler Icvd Coating Machine, Louis Mcgrath

Williams Honors College, Honors Research Projects

Chemical Vapor Deposition (CVD) is mutual technology used to deposit thin film through a gaseous phase by vaporizing the solid materials. This conventional process usually requires high thermal stability of the materials, which is not applicable for most of the polymeric materials. Therefore, a novel process, initiated Chemical Vapor Deposition (iCVD) is developed by introducing the gaseous monument and initiator to form the thin film in-situ. By adjusting the free-radical polymerization in the vapor phase, a variety of thin and uniform polymer films can be achieved. Depending on the chemistry, iCVD has many categories. This report explains the design …

Nfpa Fluid Power Vehicle Challenge, Rachel Wasik, Kimberly Griggy

Williams Honors College, Honors Research Projects

The objective of this project is to design a system which prioritizes safety and efficiency that uses human power converted to hydraulic power to drive a bicycle. This project is being done to compete with other university teams in making the best vehicle that runs on fluid power. It will help the members of the team to gain design and testing experience, learn about fluid power systems, and gain experience with working as a team and sharing/distributing responsibilities.

Zips Baja Zb25 Frame, Elijah Shelhart

Williams Honors College, Honors Research Projects

This report outlines the design and validation of a new frame for the University of Akron Zips Baja team’s 2025 competition vehicle. This project represents the first comprehensive redesign of the frame in over a decade, addressing critical issues such as weight and manufacturability identified in previous designs. Utilizing SolidWorks for 3D modeling and Ansys for static simulations, the frame was iteratively improved to ensure structural integrity and compliance with SAE competition rules. The final design achieved a weight reduction of approximately 10 pounds compared to the previous frame while maintaining required safety factors in frontal, rear, rollover, and torsional …

Porous Bearing Research Rig, Josh Beranek, Hannah Liggett, Jonathan Lemmon, Brandon Allen

Williams Honors College, Honors Research Projects

Our team has decided to continue the research of fluid bearings, specifically, that of the journal and porous bearing. This will continue off of research currently being done at the University of Akron by graduate student Elizabeth Clifford who has developed a mathematical model for a porous bearing. Our job will be to create a testing rig that will be able to either prove or disprove this model. To do this, the rig will need to be able to take measurements of temperature and pressure at key areas within the bearing. It will also need to be readily capable of …

Propulsion Heat Analysis Nuclear Trajectory Optimization (Phantom), Ana Clecia Alves Almeida, Jonathan Davis, Ryan Dippolito

Williams Honors College, Honors Research Projects

Interplanetary Travel requirements necessitate the use of increasingly complex propulsion systems. Nuclear Thermal Propulsion (NTP) is a cutting-edge concept that holds immense potential for the future of space exploration. By utilizing nuclear fission to heat a propellant and generate thrust, NTP offers the potential for unprecedented efficiency, enabling faster interplanetary travel and extended mission capabilities. A nuclear thermal rocket engine is a type of propulsion system that utilizes the heat generated by a nuclear reactor to heat and expel a propellant, typically hydrogen, at high velocities to produce thrust. The engine consists of three main subsystems: the nuclear reactor, the …

Tympanostomy Tube Efficiency Study, Reem Ghumrawi, Kristi Weir

Williams Honors College, Honors Research Projects

The ventilation of the middle ear, crucial for maintaining optimal ear health, is often impeded by factors such as swelling, inflammation, and mucus in the eustachian tubes, particularly during upper respiratory infections or allergies. This issue, prevalent in children due to their narrow and horizontal eustachian tubes, prompts the insertion of tympanostomy tubes by ENT surgeons to establish an alternative airway for pressure equalization and fluid drainage. Despite the common belief in the effectiveness of these tubes, there is a notable dearth of research validating their optimal functionality. This study aims to address this gap by systematically comparing the efficiency …

Kinetic Simulations Of Dust Grain Charging Near Surfaces Under Various Plasma Conditions, David Lund, Daoru Han

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

This paper presents fully kinetic numerical investigations of the charging of spherical and irregular shaped dust grains in multiple configurations utilizing the Parallel Immersed-Finite-Element Particle-in-Cell Dusty (PIFE-PIC-D) framework. The simulations account for both surface charging and in-depth charging of the dust grains immersed in various ambient plasma conditions near a floating or biased surface. PIFE-PIC-D explicitly resolves the geometrical and material properties (permittivity and photoelectron emissions) of each individual dust grain. PIFE-PIC-D will model self-consistently the unsteady and stochastic charging of grains directly from the deposition of electrons and ions onto them. PIFE-PIC-D will also simulate the charging of irregular-shaped …

L∞ Bounds For Transient Growth In Repetitive And Iterative Learning Control Systems, Douglas A. Bristow, John R. Singler

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

This paper revisits the problem of large transient growth in Iterative Learning Control (ILC) and Repetitive Process Control (RPC) systems. In ILC and RPC problems a process is repeated iteratively, with new control calculations occurring in between each iteration. Large transient growth refers to the propensity of some control algorithms to grow error exponentially before eventually converging. While robust monotonic convergence algorithms (in which monotonic convergence is guaranteed usually in exchange for a small loss in performance) have largely eliminated the concern for large transient growth in ILC, similar results cannot always be obtained in RPC. The emergence of additive …

Development Of Digital Twin For Fdm Printer With Preventive Cyber-Attack And Control Algorithms, Md Hazrat Ali, Asad Malik, Nursultan Jyeniskhan, Muhammad Arif Mahmood, Essam Shehab, Frank Liou

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

This paper presents a developed model of a Digital Twin (DT) for a fused deposition modeling (FDM) printer, real-time defect detection, and proposed frameworks for preventing cyber-attacks in real-time. It also highlights a model predictive control (MPC) algorithm for controlling the material feed based on a real-time feedback system. The system is designed and developed based on DT, and MPC with integrated machine learning (ML) algorithms to establish real-time process control and enhance the safety and reliability of the physical plant. ML algorithm is used for anomaly detection based on the convolutional neural network (CNN) model. The developed system can …

Electrostatic Sorting Of Lunar Regolith Simulants For Sustainable Resource Utilization: Modeling And Characterization Of Particle Size Distribution, Abdullah Al Moinee, Peter Bachle, Kyle Newport, William Schonberg, David Bayless, Jeffrey Smith, Daoru Han, Fateme Rezaei

Civil, Architectural and Environmental Engineering Faculty Research & Creative Works

In pursuit of sustainable resource utilization on the Moon, this paper delves into modeling and characterization of particle size distribution (PSD) of lunar regolith simulants in an electrostatic system. A prototype electrostatic sieve was built and tested with four sample simulants mirroring properties of lunar mare and highland regolith. An alternating four-phase (90 degrees, 180 degrees, 270 degrees, 360 degrees) traveling square-wave was utilized for particle-directed transport to model the diverse trajectories of the particles. Numerically, we scrutinized how the distribution functions of the particles are manifested as the electrostatic field propagates, with a focus on three distinct particle ranges …

Analysis Of Variations In Flow-Independent Liquid Jet-In-Crossflow Injections, Michael Scott

Honors Undergraduate Theses

Liquid fuel injection is a critical mechanism for the deliverance of liquid fuel in contemporary aircraft propulsion combustion systems due to its outsized influence in providing optimal combustion conditions and improving overall aircraft efficiency and performance. Despite this, these liquid jet in crossflow (LJIC) systems are highly variable due to conditions in the jet and the surrounding airflow, leading to variability in performance behavior and inconsistency in fuel mixing and combustion efficiency. This has prompted the introduction of solid pintile obstructions of novel designs to provide a more flow-independent fuel injection scheme and decrease variability of the jet properties against …

Communication Modality And Activity Recognition In Smart Manufacturing, Haodong Chen

Doctoral Dissertations

"Advancements in sensors, computational intelligence, and big data have been rapidly transforming and revolutionizing the manufacturing sector, leading to robot-rich and digitally connected factories. To facilitate such a transformative process, workforce training and coordination between the human workforce and robots have remained a major challenge. This study aims to create intelligent workforce training systems for human-computer interaction and human-robot collaboration. It proposes the use of dynamic gestures and speech commands for seamless communication between a worker and a robot, leveraging Convolutional Neural Networks (CNN) and multiple threading for recognition and integration. Additionally, a fine-grained activity recognition model has been crafted …

Kinetic Modeling And Simulations Of Plasma-Surface-Dust Interactions For Lunar Exploration, David Clifford Lund

Doctoral Dissertations

"Due to the recent relevance of NASA’s focus on lunar missions, a better understanding of the lunar plasma-surface-dust environment is vital for their success. The lunar surface, devoid of an atmosphere and a global magnetic field, is directly exposed to solar radiation and solar wind plasma. This exposure leads to the electrical charging of the lunar surface due to the bombardment of solar wind plasma and the emission/collection of photoelectrons. Therefore, this research developed accurate and efficient computational models of plasma-surface-dust interactions and extend a legacy simulation code, namely the Immersed-Finite-Element Particle-in-Cell (IFE-PIC), to a parallel version: Parallel Immersed-Finite-Element Particle-in-Cell …

Computational Fluid Dynamics Simulation Of Battery Thermal Management System At The Pack Level In Electric Vehicles, Yifan Chen

Electronic Theses and Dissertations

Electric vehicles (EVs) rely heavily on lithium batteries due to their high energy density, despite their tendency to generate excess heat during operation. Managing this heat is crucial for safety and performance. Battery Thermal Management Systems (BTMS) are essential for maintaining optimal battery temperature and mitigating risks like short circuits. This article examines various cooling methods for BTMS, including air and liquid cooling, and discusses the selection of cooling media and layout configurations within battery packs (BPs). It also highlights the importance of combining multiple cooling methods for efficient heat dissipation. Emerging technologies like Phase Change Materials (PCMs) show promise …

Processing Of Niti Sma For High Reflectivity Applications, Nicholas Dean Asbury

UNF Graduate Theses and Dissertations

Nickel Titanium (NiTi) is a shape memory alloy (SMA) that is capable of being deformed and subsequently returned to the original shape through heating. This unique property makes NiTi a prime material for potential applications in the aerospace industry. As manufacturing capabilities advance, the ability to produce and implement advanced materials, such as shape memory alloys like NiTi, becomes more feasible. One such application being studied is deployable mirrors for imaging satellites. Reflector and mirror surfaces for imaging in the visible and infra-red range of the light spectrum require low surface roughness across the largest allowable area for the collection …

Influence Of Heat Treatment And Shielding Gas Environment On The Very High Cycle Fatigue Behavior Of 17-4 Precipitation Hardened Stainless Steel, Jade Welsh

UNF Graduate Theses and Dissertations

Additive manufacturing (AM) for stainless steel components has proved useful in a variety of industries ranging from aerospace to biomedical engineering. Many of these components are subject to very high cycle fatigue (VHCF) loading and must have tailored mechanical properties to ensure failures do not occur before a service life is reached. Testing the fatigue strength AM materials exposed to VHCF loading is paramount to compare with the expected life cycles of their wrought counterparts. In this thesis, AM 17-4 precipitation hardened (PH) stainless steel (SS) were fabricated using laser powder bed fusion (L-PBF) technique, while the wrought 17-4 PH …

Additive Manufacturing Of Steel And Aluminum Structures: Modeling And Experiments, Manoj Kumar Reddy Rangapuram

Doctoral Dissertations

"Additive manufacturing (AM) is defined as the process of joining materials to make objects from three-dimensional model data. Complex geometries can be easily manufactured compared to conventional subtractive methods with more freedom and flexibility in the design process. As the demand for AM process increased, it has become critical to understand the process and various parameters that constitute in affecting the quality of the manufactured part. Conducting experiments can be time intensive and costly to optimize a process. Modeling can be used as an aid to optimize, examine, and predict the process outcome.

The objective of this study is (i) …

Linear Actuator Using Electromagnetic Brake For Damping Modulation In Physical Human-Robot Interaction, Zahid Ullah

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Improving the transparency of high-transmission-ratio linear actuators is essential for enhancing the safety and performance of high-force robotic systems that engage in physical contact with humans in unstructured environments. However, achieving this goal presents significant challenges. A proposed solution for active body weight support systems involves a linear actuator design, combining a high-force unit with an agile, highly back-drivable unit, using an electrorheological-fluid brake. This dissertation introduces an approach that utilizes an electromagnetic (EM) brake with a reduced rotor inertia to address these challenges. The EM brake's increased torque capacity allows for integration with a low-gear-ratio linear transmission. The mini …

ระบบการเรียนปฏิบัติการร่วมกันจากระยะไกลร่วมกับโมเดลภาษาขนาดใหญ่บนเว็บแอปพลิเคชันสำหรับการทดลองสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิล, ภูมิรพี เมเยอร์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แม้การระบาดของโควิด-19 จะผ่านพ้นไปแล้ว แต่การพัฒนาและเพิ่มความสามารถของห้องปฏิบัติการระยะไกลให้ทันสมัยและพร้อมใช้งานยังคงมีความสำคัญ งานวิจัยนี้นำเสนอระบบ Telepresence Laboratory ที่รวมการควบคุมการทดลองจากระยะไกลผ่าน Web Application กับการใช้งาน Large Language Model (LLM) เพื่อสร้างผู้ช่วยอัจฉริยะสำหรับการทดลองสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิล ระบบนี้สนับสนุนการเรียนรู้ผ่านการคำนวณค่าพารามิเตอร์ ตอบคำถาม และแนะนำขั้นตอนการทดลองในแบบเรียลไทม์ การประเมินระบบครอบคลุมสามด้าน ได้แก่ คุณสมบัติและประโยชน์เปรียบเทียบกับการทดลองแบบดั้งเดิม, ประสิทธิภาพของ LLM ในการสนับสนุนการทดลอง และความพึงพอใจจากผู้ทดลอง ผลการประเมินพบว่าระบบช่วยเพิ่มการเข้าถึง ลดภาระผู้สอน และลดเวลาในการคำนวณ แม้ว่าจะยังมีข้อจำกัดในด้านการมอบประสบการณ์สัมผัสจริงและความล่าช้าในการตอบสนองของ LLM สรุปได้ว่าระบบเหมาะสำหรับการเรียนที่มุ่งเน้นความเข้าใจทฤษฎีและกระบวนการทดลอง แต่ไม่เหมาะสำหรับการเรียนรู้การใช้งานเครื่องมือที่ซับซ้อน

Dynamics Of A 3-D Inlet/Isolator Measured With Fast Pressure-Sensitive Paint, Andrew N. Bustard, Mark E. Noftz, Mitsugu Hasegawa, Hirotaka Sakaue, Joseph S. Jewell, Nicholas J. Bisek, Thomas J. Juliano

Publications

Fast pressure-sensitive paint (PSP) was applied to an inlet/isolator designed using the Osculating Internal Waverider Inlet with Parallel Streamlines (OIWPS) method. The dorsal isolator surface pressure was measured using anodized-aluminum PSP through transparent cast acrylic that makes up the ventral portion of the isolator. Temperature-sensitive paint was utilized to correct for the PSP’s temperature sensitivity. The model was tested under Mach 5.7 flow at Re = 8.5 ×106 /m and 10.2 ×106 /m in the AFOSR–Notre Dame Large Mach-6 Quiet Tunnel (ANDLM6QT) under conventional noise conditions. Flow phenomena, such as shocks originating in the inlet and flow separation at the …

Material Models For Simulation Of Steel Hot Rolling Process Using Experimentally Determined Properties At Elevated Temperatures And Strain Rates, Siva Sai Krishna Dasari

Doctoral Dissertations

"Hot rolling is one of the most important and complex process that includes large material deformation, different contact conditions, complex geometries and different temperature gradients along with micro structural changes such as viscoplasticity, dynamic recrystallization, and static softening. In the present work, the viscoplasticity, damage evolution, static softening and void closure of alloyed metal during hot rolling process was numerically investigated. Gleeble^TM hot compression and double hit tests were performed to provide experimental stress-strain curves at recrystallization temperatures and at different strain rates. Johnson-Cook viscoplastic model was calibrated using experimental stress-strain curves. Static softening model was developed at varying …

การศึกษาลักษณะของผู้ขับขี่รถจักรยานยนต์และพื้นที่ปลอดภัยในสภาพการขับขี่ตามธรรมชาติในกรุงเทพฯ, ยุวไร ไวสะอาด

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษานี้มุ่งเน้นการวิเคราะห์พฤติกรรมของผู้ขับขี่รถจักรยานยนต์และพื้นที่ความปลอดภัยในสภาพการขับขี่จริงในเขตเมืองกรุงเทพมหานคร โดยใช้แนวทางการศึกษาพฤติกรรมแบบธรรมชาติ (Naturalistic Riding Study) เพื่อตรวจสอบลักษณะพฤติกรรมของผู้ขับขี่และระดับพื้นที่ปลอดภัยในสภาพแวดล้อมการจราจรจริง เช่น การวัดเป็นเวลาเว้นระยะด้านหน้า ระยะห่างด้านข้าง ลักษณะของยานพาหนะรอบข้าง โดยการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดและบันทึกข้อมูล เช่น 3D LiDAR สำหรับตรวจจับตำแหน่งของวัตถุรอบข้าง, ระบบ CAN Bus สำหรับอ่านค่าความเร็วและการเร่งของรถจักรยานยนต์, กล้องบันทึกวิดีโอ และคอมพิวเตอร์สำหรับประมวลผล เพื่อประเมินระดับความปลอดภัยในขณะขับขี่ในสภาวะปกติ (Cruising) โดยรถจักรยานยนต์ทดลองที่มีขนาดกว้าง 0.74 เมตร และยาว 1.94 เมตร เพื่อเก็บข้อมูลจากกลุ่มตัวอย่างผู้ขับขี่จำนวน 20 คน ซึ่งมีประสบการณ์และความมั่นใจในการขับขี่บนถนนสายหลัก จากข้อมูลทั้งหมด 2,828 เหตุการณ์ พบว่าผู้ขับขี่ทั้งหมด มีค่าเฉลี่ยระยะห่างด้านข้าง (Lateral Clearance: Wa) เท่ากับ 1.47 เมตร และเวลาเว้นระยะด้านหน้า (Time Headway: TH) เท่ากับ 0.82 วินาที ผลการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าผู้ขับขี่ในกลุ่มที่มีความเสี่ยงต่ำมีแนวโน้มเว้นระยะห่างมากกว่ากลุ่มเสี่ยงปานกลางอย่างชัดเจน ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการกำหนดมาตรการด้านความปลอดภัย และการพัฒนาเทคโนโลยีช่วยขับขี่สำหรับผู้ใช้รถจักรยานยนต์ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของอุบัติเหตุและเพิ่มความปลอดภัยให้กับผู้ใช้ถนนในประเทศไทย

การประเมินสมรรถนะของอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิกระยะใกล้ชนิดเซลล์แผ่นฐานเจอร์เมเนียม, ณัฐกมล พงศ์เต็มสุข

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินและปรับปรุงสมรรถนะของอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิกระยะใกล้ โดยใช้เจอร์เมเนียมชนิดพีเป็นชั้นแผ่นฐาน และมีตัวแผ่รังสีเป็นทังสเตนที่อุณหภูมิ 1400 เคลวิน ทำงานในย่านการแผ่รังสีความร้อนระยะใกล้ ระยะห่างเซลล์และตัวแผ่รังสี 100 นาโนเมตร สำหรับโครงสร้างเซลล์ชนิด 1. แถบโลหะชั้นหน้า (Front contact) 2. แถบโลหะประสานด้านหลัง (Interdigitated Back Contact; IBC) โดยใช้แบบเทคนิคการวิเคราะห์คลื่นควบคู่เคร่งครัด (Rigorous-coupled wave analysis; RCWA) ควบคู่กับทฤษฎีการผันผวนสูญเสีย (Fluctuation-Dissipation Theorem; FDT) ในการคำนวณฟลักซ์การแผ่รังสีความร้อนในระยะใกล้สำหรับโครงสร้างเซลล์ทั้งสองชนิด และ ใช้เทคนิคการวิเคราะห์สมดุลโดยละเอียด (Detailed balance analysis; DTB) ในการประเมินปริมาณกระแสพลังแสงและประสิทธิภาพการแปลงของอุปกรณ์ เฉพาะเซลล์ชนิดแถบโลหะชั้นหน้า เนื่องด้วยข้อจำกัดของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับวิเคราะห์พฤติกรรมทางประจุไฟฟ้าของโครงสร้างเซลล์ชนิดแถบโลหะประสานด้านหลัง ผลการศึกษาแสดงว่า สำหรับเซลล์ชนิดแถบโลหะชั้นหน้า โครงสร้างสะพานอากาศด้านหลังและการลดความหนาของแผ่นฐานเจอร์เมเนียมสามารถลดฟลักซ์ความร้อนในช่วงต่ำกว่าค่าแถบพลังงาน ที่สะสมภายในเซลล์ลงได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยไม่ลดการดูดกลืนพลังงานที่สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้ ทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์สูงขึ้น โดยเฉพาะกรณีเซลล์บางที่มีชั้นสะพานอากาศ มีประสิทธิภาพเพิ่มจาก 16.73 เป็น 31.39 เปอร์เซ็นต์ ในกรณีของโครงสร้างเซลล์ชนิดแถบประสานด้านหลัง การเพิ่มความกว้างของช่องอากาศระหว่างอิเล็กโทรดสามารถลดฟลักซ์ช่วงต่ำกว่าค่าแถบพลังงาน ที่สะสมในเซลล์ลงได้ 24.16 เปอร์เซ็นต์ โดยที่ฟลักซ์ในช่วงสูงกว่าคาแถบพลังงานไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก จึงไม่มีผลกระทบต่อความสามารถในการแปลงพลังงานโดยรวมของอุปกรณ์ อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพการจัดการความร้อนภายในเซลล์เพิ่มขึ้นประมาณ 6 เปอร์เซ็นต์ ทั้งนี้มีข้อจำกัดจากความต้านทานแผ่นที่เพิ่มขึ้นตามความกว้างช่องว่าง งานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นถึงแนวทางการออกแบบโครงสร้างเซลล์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิก ที่สามารถลดความร้อนสะสมโดยไม่กระทบต่อพลังงานที่สามารถนำไปใช้งาน ช่วยสนับสนุนการออกแบบระบบเทอร์โมโฟโตโวลทาอิก ระยะใกล้ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในอนาคต

การพัฒนาอัลกอริธึมการประมวลผลภาพแบบอัตโนมัติสำหรับการคัดกรองสารต้านไวรัสชิคุนกุนยา, พัทธพล วิริวิทยา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ไวรัสชิคุนกุนยา ซึ่งเป็นสมาชิกของสกุล Alphavirus ยังคงเป็นปัญหาสุขภาพระดับโลกเนื่องจากการระบาดที่แพร่หลายและการขาดวิธีการรักษาที่เฉพาะเจาะจง การตรวจหาไวรัสที่แม่นยำ เช่น ไวรัสชิคุนกุนยา เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวิจัยสารต้านไวรัส แต่กระบวนการแบบดั้งเดิมมักใช้เวลานานและมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาด งานวิจัยนี้นำเสนอการพัฒนาและทดสอบอัลกอริธึมการประมวลผลภาพอัตโนมัติ ซึ่งออกแบบมาเพื่อเพิ่มความแม่นยำและความรวดเร็วในการคัดกรองสารที่อาจมีศักยภาพต้านไวรัสชิคุนกุนยา โดยใช้ซอฟต์แวร์ MvTec Halcon อัลกอริธึมนี้ได้รับการพัฒนาเพื่อการตรวจจับและจำแนกเซลล์ที่ติดเชื้อและไม่ติดเชื้อในการทดสอบไวรัส และผลการทำงานได้รับการตรวจสอบกับการนับแบบแมนนวลที่ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญด้านไวรัสวิทยา ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งด้วยค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สันที่ 0.9807 สำหรับการตรวจจับเซลล์ และ 0.9886 สำหรับการตรวจจับไวรัส หลังจากผ่านการตรวจสอบทางสถิติ อัลกอริธึมถูกนำไปใช้ในการคัดกรองสารต้านไวรัส ซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณและความแม่นยำของกระบวนการค้นคว้ายา ผลลัพธ์ที่ได้เน้นถึงศักยภาพของอัลกอริธึมนี้ในฐานะเครื่องมือสำคัญที่สามารถเร่งการวิจัยสารต้านไวรัสและมีการใช้งานที่กว้างขึ้นในการตรวจหาโรคจากแมลงพาหะชนิดอื่น ๆ และการปรับปรุงผลลัพธ์ในการวิจัยด้านไวรัสวิทยา คำสำคัญ: การประมวลผลภาพอัตโนมัติ, การคัดกรองแบบ high-throughput, การถ่ายภาพทางชีวเวชศาสตร์, การวิเคราะห์ภาพในไวรัสวิทยา, MvTec Halcon

การพัฒนาเท้าเทียมแบบไดนามิกที่ปรับค่าความแข็งสปริงได้สำหรับผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง, ภูรินทร์ พิวัฒน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ประเทศไทยในปัจจุบันมีผู้พิการขาขาดเพิ่มมากขึ้น โดยจากรายงานในปี พ.ศ.2560 ประเทศไทยมีผู้พิการขาขาดราว 40,000 คน แม้ว่าเท้าเทียมแบบ Solid Ankle Cushion Heel (SACH) ที่ใช้กันทั่วไปจะมีราคาที่ถูก ทว่าเท้าเทียมแบบนี้นั้นจะมีข้อเท้าที่แข็งทำให้เป็นอุปสรรคต่อการเดินที่เป็นธรรมชาติ จึงทำให้เท้าเทียมแบบนี้เหมาะสมกับผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมต่ำที่ต้องการความมั่นคงของเท้าเป็นหลัก แต่กลับไม่เหมาะสมนักกับผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมปานกลางขึ้นไป เนื่องจากผู้พิการกลุ่มนี้มีความต้องการเท้าเทียมที่สามารถงอเพื่อสะสมพลังงาน และปลดปล่อยพลังงานได้เพื่อที่จะสามารถช่วยส่งเสริมการเดินให้ใกล้เคียงกับคนปกติ ซึ่งเท้าเทียมที่เหมาะสมกับผู้พิการกลุ่มนี้ก็จะต้องมีความแข็งสปริงเชิงมุมที่เหมาะสมตามแต่ปัจจัยต่าง ๆ ของผู้พิการแต่ละคน เช่น น้ำหนักตัว, ความชอบ เป็นต้น ด้วยเหตุนี้ งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะพัฒนาเท้าเทียมที่มีความแข็งที่ปรับได้ในช่วงต่อเนื่อง เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ที่หลากหลายเหล่านี้ โดยใช้เทคนิค Parametric optimization เพื่อออกแบบเท้าเทียมแบบไดนามิกที่มีช่วงความแข็งเฉพาะในบริเวณส้นเท้าและปลายเท้า ซึ่งเหมาะสมกับช่วงน้ำหนักและขนาดเท้าของผู้พิการ โครงสร้างหลักของเท้าเทียมถูกสร้างขึ้นโดยใช้วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เป็นหลัก เนื่องด้วยความแข็งแรงสูงและลักษณะน้ำหนักเบา ในงานวิจัยนี้ Finite Element Analysis (FEA) ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินการเสียรูปและความแข็งของเท้าเทียมที่ออกแบบตามแนวทางมาตรฐานสากล ISO 10328 จากผลการทดสอบเท้าเทียมที่ออกแบบแสดงให้เห็นว่าเท้าเทียมที่ออกแบบมาสำหรับผู้พิการที่มีขนาดเท้า 26-27 ซม. และช่วงน้ำหนัก 60-80 กก. มีช่วงความแข็งที่เหมาะสมอยู่ที่ 9.97-13.31 Nm/degree ในบริเวณปลายเท้า และ 1.37-4.32 Nm/degree ในบริเวณส้นเท้า ซึ่งเหมาะสมสำหรับการใช้งานโดยผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมปานกลางภายในช่วงน้ำหนักและขนาดเท้าตามที่ได้กำหนดไว้

On The Use Of The Local Reflection Coefficient To Assess The Diffuse Field Sound Absorption Coefficient Of A Porous Material, Franck Sgard, Noureddine Atalla, Olivier Robin

Études primaires

The diffuse field sound absorption coefficient (SAC) of a sound absorber can be obtained from an average over the incidence angles of the oblique incidence plane wave SAC. The plane wave SAC can be derived from the plane wave complex-valued reflection coefficient defined as the ratio of the reflected sound pressure at a given point on the material surface to the incident sound pressure at the same point. In practice, the material is excited by a monopole, and the reflection coefficient becomes a local quantity which is a function of the source height and the radial distance from the source. …