Mechanical Engineering Commons^™

Managing Variability In Assembly Lines, Sumanth Gokapai

All Graduate Theses, Dissertations, and Other Capstone Projects

Every successful company have a diversified product portfolio based on their customer demand. Though products are branded as different variants, versions etc. most of them are similar products with little variations in their features or functions they perform. With the traditional, product centric approach to handle variation, new techniques like Clone and own were implemented in which engineers pick the most similar one available, copy it, make changes to it and present it as a new variant. Even though this approach employs reuse, but the savings occur once and only once. This project discussed how companies can exploit the commonality …

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 …

Effect Of Diffusion Distance On Evolution Of Kirkendall Pores In Titanium-Coated Nickel Wires, Aaron R. Yosta, Dinc Erdeniz, Ashley E. Paz Y Puente, David C. Dunanda

Mechanical Engineering Faculty Research and Publications

Microtubes of near-equiatomic nickel-titanium (NiTi) alloys can be created via the Kirkendall effect during NiTi interdiffusion, when nickel wires are surface-coated with titanium via pack cementation and subsequently homogenized. This study explores the effect of diffusion distance upon Kirkendall microtube formation in NiTi by considering a range of Ni wire diameters. For Ni wire diameters of 25, 50 and 100 μm, titanized at 925 °C for 0.5, 2, and 8 h to achieve average NiTi composition, partial interdiffusion occurs concurrently with Ti surface deposition, resulting in concentric shells of NiTi₂, NiTi and Ni₃Ti around a Ni …

Structure And Growth Of Core–Shell Nanoprecipitates In Al–Er–Sc–Zr–V–Si High-Temperature Alloys, Wahaz Nasim, Saegh Yazdi, Ruben Santamarta, Jahanzaib Malik, Dinc Erdeniz, Bilal Mansoor, David N. Seidman, David C. Dunand, Ibrahim Karaman

Mechanical Engineering Faculty Research and Publications

Lightweight Sc-containing aluminum alloys exhibit superior mechanical performance at high temperatures due to core–shell, L1₂-ordered trialuminide nanoprecipitates. In this study, the structure of these nanoprecipitates was studied, using different transmission electron microscopy (TEM) techniques, for an Al–Er– Sc–Zr–V–Si alloy that was subjected to a two-stage overaging heat treatment. Energy-dispersive X-ray spectroscopy of the spherical Al₃(Sc, Zr, Er ,V) nanoprecipitates revealed a core–shell structure with an Sc- and Er-enriched core and a Zr-enriched shell, without a clear V outer shell. This structure is stable up to 72% of the absolute melting temperature of Al for extended periods …

An Efficient Monte Carlo-Based Solver For Thermal Radiation In Participating Media, Joseph Farmer, Somesh Roy

Mechanical Engineering Faculty Research and Publications

Monte Carlo-based solvers, while well-suited for accurate calculation of complex thermal radiation transport problems in participating media, are often deemed computationally unattractive for use in the solution of real-world problems. The main disadvantage of Monte Carlo (MC) solvers is their slow convergence rate and relatively high computational cost. This work presents a novel approach based on a low-discrepancy sequence (LDS) and is proposed for reducing the error bound of a Monte Carlo-based radiation solver. Sobols sequence – an LDS generated with a bit-by-bit exclusive-or operator – is used to develop a quasi-Monte Carlo (QMC) solver for thermal radiation in this …

Freeform Extrusion Fabrication Of Advanced Ceramics And Ceramic-Based Composites, Wenbin Li

Doctoral Dissertations

"Ceramic On-Demand Extrusion (CODE) is a recently developed freeform extrusion fabrication process for producing dense ceramic components from single and multiple constituents. In this process, aqueous paste of ceramic particles with a very low binder content ( < 1 vol%) is extruded through a moving nozzle to print each layer sequentially. Once one layer is printed, it is surrounded by oil to prevent undesirable water evaporation from the perimeters of the part. The oil level is regulated just below the topmost layer of the part being fabricated. Infrared radiation is then applied to uniformly and partially dry the top layer so that the yield stress of the paste increases to avoid part deformation. By repeating the above steps, the part is printed in a layer-wise fashion, followed by post-processing. Paste extrusion precision of different extrusion mechanisms was compared and analyzed, with an auger extruder determined to be the most suitable paste extruder for the CODE system. A novel fabrication system was developed based on a motion gantry, auger extruders, and peripheral devices. Sample specimens were then produced from 3 mol% yttria stabilized zirconia using this fabrication system, and their properties, including density, flexural strength, Young's modulus, Weibull modulus, fracture toughness, and hardness were measured. The results indicated that superior mechanical properties were achieved by the CODE process among all the additive manufacturing processes. Further development was made on the CODE process to fabricate ceramic components that have external/internal features such as overhangs by using fugitive support material. Finally, ceramic composites with functionally graded materials (FGMs) were fabricated by the CODE process using a dynamic mixing device"--Abstract, page iv.

Advanced Design And Manufacturing Of Composite High-Powered Rockets, Matthew Whitfield

Honors Theses

This thesis covers aspects related to the design and manufacturing of high-powered composite competition rockets. Research related to the project was performed over the course of three years of participation on the University of Mississippi Rocket Rebels competition team. Areas of the project covered include project definition, rocket design, and rocket manufacturing. Project definition covers how to build a team, select a competition, and establish communication, among others. The rocket design portion discusses the work that goes into meeting competition performance requirements, and includes simulations from the 2018-19 Rocket Rebels rocket. The rocket manufacturing portion includes a summary of manufacturing …

Safety Considerations For The Design Of Modern Elevator Systems, Abhijaya Shrestha

Honors Theses

The main purpose of this work is to perform an analysis on elevator safety considerations in the United States. This report introduces the development of elevators through its history, definitions and commonly used concepts in the elevator industry. Elevators are already an important part of day-to-day life for thousands of people and have significant role to play in the future of urbanization due to increasing population density and decreasing real estate. Elevators not only make vertical transportation convenient, but also play an important role in providing accessibility for people with disabilities; so, its safe and reliable operation is very crucial. …

Computational Study Of Flow Interactions Over A Close Coupled Canard-Wing On Fighter, Setyawan Bekti Wibowo, Sutrisno Sutrisno, Tri Agung Rohmat

International Journal of Aviation, Aeronautics, and Aerospace

There have been many attempts to improve the flying performance of a fighter. By modifying the flow that occurs along the fuselage is expected to improve the performance of the aircraft. One of the indicators of combat aircraft performance is the ability to perform maneuver movement. Adding a canard as forewing on the fighter wing configuration is considered capable of raising the ability in maneuver movement. The use of canard-delta pairs will affect the performance and aerodynamic characteristics of the plane. Wings and canards with delta configuration will make the rolled-up vortex as a lifting force producer on the aircraft. …

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

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 …

Investigation Of Various Factors Affecting Quantification And Characterization Accuracy Of Nox Measurement At Near Zero Level In A Cvs Sampling Set-Up, Samuel Abimbola Ogunfuye

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Accurate measurement of oxides of nitrogen (NOx) concentrations at near-zero levels using the constant volume sampling (CVS) system is a critical consideration in emissions quantification for engine and vehicle research and certification purposes. Various technological efforts and research are being implemented to ensure emissions from automobile and on-road transportation sources tend towards lower concentrations. This development has resulted in NOx concentration measurements to shift towards near-zero and thus, reach the detection limits of traditional measurement approaches and methods. There are several factors that might deter achieving measurement accuracy at this level, as their effect becomes significant at low NOx concentrations. …

Propagation And Morphology Of Premixed Flames In Obstructed Channels Under Atmospheric And Supercritical Conditions, Abdulafeez Akinola Adebiyi

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The understanding of the morphology and propagation of premixed flames in channels is vital for the design and development of efficient propulsion systems requiring high heat release, such as pulse detonation engines, and for resolving accidental fire in industrial conduits. In this work, extensive computational simulation of premixed flames in channels (with rectangular and cylindrical cross sections) with closely packed obstacles are carried out with the goal of providing insights into flame propagation under various conditions which would be invaluable to the development and safety of energy and propulsion systems as well as for the mitigation of accidental fires in …

Design Of Experiment And Analysis Techniques For Fuel Consumption Data Using Heavy-Duty Diesel Vehicles And On-Road Testing, Sarah Ann Mills

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Chassis dynamometer and on-road testing are usually employed to test vehicle operation. Testing on a chassis dynamometer reduces data variability compared to on-road testing due to the controlled environment but it does not account for other important variables that affects real-world vehicle operation. This study used on-road testing to investigate the differences between two test fuels under real-world conditions. Three heavy-duty diesel vehicles were driven on different routes for a period of three months. Each vehicle was instrumented with flow meters to gather fuel consumption data, which was then compared to the fuel rate broadcasted by the engine control unit …

Experimental Measurement Of Dielectric Properties Of Powdery Materials Using A Coaxial Transmission Line, Robert Tempke

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

This study proposes a standard methodology for coaxial dielectric property measurements of powdery materials (1-10GHz) using a coaxial transmission line. Four powdery materials with dielectric constants ranging from 3.5 to 70 (SiO2, Al2O3, CeO2, and TiO2) were experimentally investigated at varying volume loading fractions in a paraffin mixture. A statistically significant number of paraffin heterogeneous-mixtures was synthesized for all dielectric powders. The dielectric properties of the constitutive materials were determined using appropriate mixture equations. The sensitivity of the equations dielectric prediction to volume loading is discussed with guidance on selecting the best mixing equation. It was determined that low volume …

In Situ Measurement Of Fatigue Induced Crack Growth In Inconel 718 Using Direct Current Potential Drop Method, Joel C. Lindsay

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

With recent advances in air breathable engines comes more extreme temperature environments that engine components must tolerate. During the design of these engines, it is necessary to understand how material fatigue failures occur at these new, higher operating temperatures. In providing understanding, the following fundamental study focuses on the statistical nature of crack jumps (changes in crack length over time) during fatigue in a polycrystalline nickel-based superalloy, Inconel 718 (IN718). In situ measurement of the crack length at several loading conditions were conducted using a direct current potential drop (DCPD) measurement method. Experimental data was collected at six different fatigue …

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 …