Mechanical Engineering Commons^™

Combustion Joining Of Regolith Tiles For The Construction Of Launch And Landing Pads On The Moon And Mars, Robert Edwin Ferguson

Open Access Theses & Dissertations

Combustion-based methods are attractive for space manufacturing because the use of chemical energy stored in reactants dramatically decreases the required external energy input. Recently, a sintering technique has been developed for converting lunar/Martian regolith into ceramic tiles, but it is unclear how to build a reliable launch/landing pad from these tiles with small amounts of energy and materials. Here the feasibility of joining regolith tiles using self-propagating high-temperature reactions between two metals powders is explored. Combustion of a 1:1 molar aluminum/nickel mixture placed in a gap between two tiles, made of JSC-1A lunar regolith simulant, was studied in an argon …

Additive Manufacturing Of Multi-Functional Nanocomposites For Sensor And Energy Storage Devices, Hoejin Kim

Open Access Theses & Dissertations

The goal of this research is to develop novel 3D printing process and design nanocomposites for piezoelectric and dielectric devices using fused deposition modeling (FDM) and stereolithography (SL) 3D printing techniques for use in sensor and energy storage applications. Techniques for electric and corona assisted in-situ poling during 3D printing were developed to improve the piezoelectric property and ease of manufacture. Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and barium titanate (BaTiO3, BT) are well-known for their high piezo- and dielectric constants among polymers and ceramics, while multi-walled carbon nanotubes (CNTs) were introduced to improve efficiency of stress reinforcement and conductivity for charge carriers …

Structural Design Of Thrust Measurement System For Cryogenic Rocket Engines, Abner Jael Moreno Tarango

Open Access Theses & Dissertations

The Center for Space Exploration and Technology Research (cSETR) at The University of Texas at El Paso (UTEP) has been the leader in academia on the development of Liquid Oxygen (LO2) and Liquid Methane (LCH4) propulsion technologies. One of the projects being developed at cSETR is a suborbital vehicle whose mission is to evaluate performance parameters, demonstrate restart capability, and demonstrate the propulsion system operation in microgravity. This vehicle, called Daedalus, will use a 500-lbf LO2-LCH4 rocket engine that can be throttled down to 100-lbf. To accomplish this goal, UTEP partnered with the El Paso County to lease a plot …

Tungsten Doping Induced Superior Mechanical Properties Of Hafnium Oxide For Energy Applications, Ann Marie Uribe

Open Access Theses & Dissertations

Hafnium oxide, or hafnia, is a high temperature refractory material with good electrical, chemical, optical, and thermodynamic properties. The effects of dopants have been widely studied, especially after the discovery of ferroelectricity induced in hafnia thin films. While attractive and used in the opto-electronic, memory devices, and semiconductor industries, there is a lack in the literature on enhancing the mechanical properties of hafnium oxide, specifically through doping it with tungsten, another material of interest particularly for future high temperature device applications. Thus, this work aimed to grow hafnia thin films doped with varying amounts of tungsten. The samples were grown …

Testing Of A 1n Af-M315e Thruster, Daniela Ivette Aguilar

Open Access Theses & Dissertations

The Center for Space Exploration and Technology Research (cSETR) at the University of Texas at El Paso (UTEP) is currently pursuing various space propulsion and small satellite projects. One of these projects is called Orbital Factory X (OFX), which mission is to design a 2U Cube-Satellite (Cube Sat) with 4 green mono-propellant thrusters along with multiple micro-cathode arc thrusters. A CubeSat is a small-scale version of a satellite that is usually placed in orbit for near earth missions. However, they have a relative short life and limited maneuverability due to their limited source of power and restricted payload. Now, technologies …

Implementing Large Eddy Simulation To Numerical Simulation Of Optical Wave Propagation, Diego Alberto Lozano Jimenez

Open Access Theses & Dissertations

In this study, we want to simulate long-range laser propagation in atmospheric turbulence. The numerical simulations are carried out to study the impact of strong atmospheric turbulence in spatial, temporal, and related spectral domains. The first section of this study will be concerned with modeling this numerical simulation in Kolmogorov and non-Kolmogorov spectrum. To validate our numerical simulation, we will compare the statistical parameter to theoretical approximation in both Kolmogorov and non-Kolmogorov spectrums. Once the code is validated, we want to integrate Large Eddy Simulation (LES) turbulence modeling. LES simulations allowa us to study strong fluid turbulence and can predict …

Titanium Incorporated Gallium Oxide (Ga-Ti-O): Structure Property Relationship And Performance Evaluation For Extreme Environment Applications, Sandeep Manandhar

Open Access Theses & Dissertations

The existing power generation systems, which utilize fossil fuels, are in dire need of efficient, reliable chemical sensors that can operate safely at higher temperatures. These sensors control the combustion environment and the emissions during combustion. Several sensing materials such as SnO2, ZnO, TiO2, WO3, and Ga2O3 exhibit high sensitivity to certain type of chemical molecules and in a certain range of temperatures. Among these candidate materials, β-Ga2O3 is stable at very high temperatures and has shown functionality for oxygen sensing at higher temperatures (>700°C). However, the response time and sensitivity must be significantly improved in order to derive …

Design Of Robotic Tram Unit For Field Data Collection, Quetzalcoatl Mendoza Rosas

Open Access Theses & Dissertations

Satellite remote sensing is the most applied method for detection and measurement of electromagnetic energy and its interaction with Earth surface. the analysis of the data acquired can provide important information with uses in areas as like weather forecasting, military intelligence and environmental and resources location. Due to the great distance from where the samples are taken and even with the most sophisticated sensor it is impossible to have an exactly replica of the Earth surface. As a result, scientist analyze imagery where a single pixel can be the representation of a 30 by 30 meters area of land. This …

Development Of A Desktop Material Extrusion 3d Printer With Wire Embedding Capabilities, Jose Francisco Motta

Open Access Theses & Dissertations

Printed circuit boards (PCB) have been widely used as a permanent solution for generating complex circuitries to power electronic devices. Over the years, PCB boards have proved to be reliable when powering electronic devices. However, when fabricating a printed circuit board, one must outsource to fabricate the boards when in prototype phase. Therefore, the risk of intellectual property theft and long lead time is an issue. The objective of this Thesis is to develop a hybrid multi-tool desktop material extrusion 3D printer that allows for easy integration (modularity) of tools to generate multi-functional 3D printed components.

The addition of an …

Data-Driven Predictive Framework For Modeling Complex Multi-Physics Engineering Applications, Arturo Schiaffino Bustamante

Open Access Theses & Dissertations

Computational models are often encountered in multiple engineering application, such as structural design, material science, heat transfer and fluid dynamics. These simulations offer the engineers the capability of understanding complex physical situations before putting them to practice, either through experimentation or prototyping. The current advances in computational sciences, hardware architecture, software development and big data technology, have allowed the construction of sturdy predicting frameworks for analyzing a wide array of natural phenomena across different disciplines, either through the implementation of statistical methods, such as big data, and uncertainty quantification, or through high performance computing of a numerical model. The objective …

Experimental Laser Powder Bed Fusion System For Difficult To Process Metallic Materials, Syed Zia Uddin

Open Access Theses & Dissertations

The focus of this research was twofold, such as development of defect free fabrication parameters for laser powder bed fusion (LPBF) processing of crack prone or difficult to process metallic materials, and study of the temperature dependence of emissivity for some commonly used metal alloy powders in LPBF process. The later objective extends to the implementation of multiwavelength (MW) pyrometer technology for in situ true surface temperature measurement in LPBF process. LPBF is an additive manufacturing (AM) process capable of layer-by-layer manufacturing by successive laser melting of each layer according to CAD data. AM manufacturing has the inherent advantages of …

Enhance Flow Boiling In Microchannels By Regulating Two-Phase Transport Patterns, Wenming Li

Theses and Dissertations

Flow boiling in microchannels is one of the most promising cooling techniques for microelectronics. Using latent heat by vaporization can significantly improve heat dissipation of high power density electronic devices. Most of the failure of electronic devices is induced by the occurrence of critical heat flux (CHF), which defines the maximum operating conditions. However, the vigorous rapid generation of vapor through phase change leads to chaotic two-phase flows in microchannels, resulting in flowinstability in terms of severe flow, temperature and pressure drop fluctuations. Particularly, the very well-known bubble confinement exacerbates the two-phase flow instabilities and greatly deteriorates heat transfer performance …

Multiscale Deformation And Failure Behavior Of Polymer Bonded Explosives Subjected To High Rate Loading, Suraj Muthiramalil Ravindran

Theses and Dissertations

Polymer bonded explosives (PBX) are heterogeneous granular composites with a high-volume fraction of solid. Typically, they contain 80-95% explosive crystals and 5- 20% soft polymer binder. These materials are subjected to different loading conditions during their service life. The main function of the soft binder is to reduce shock sensitivity to prevent an accidental explosion. However, there have been inadvertent detonations in these materials during transportation and handling. The reason for such unintentional explosion is not well understood. It is commonly accepted that the formation of local hightemperature regions, called ‘hot spots’, is the primary cause. Hotspot formation is associated …

Physics-Based Approaches For Structural Health Monitoring And Nondestructive Evaluation With Ultrasonic Guided Waves, Md Yeasin Bhuiyan

Theses and Dissertations

The engineering infrastructures have a growing demand for damage monitoring systems to avoid any potential risk of failure. Proper damage monitoring solutions are of a great interest to this growing demand. The structural health monitoring (SHM) and nondestructive evaluation (NDE) offer appropriate online and offline damage monitoring solutions for a variety of mechanical and civil infrastructures that includes unmanned aerial vehicles (UAV), spaceships, commercial aircraft, ground transportation, wind turbines, nuclear spent fuel storage tanks, bridges, naval ships, and submarines. The fundamentals of the ultrasonic SHM and NDE consist of multi-disciplinary fields. The dissertation addresses SHM and NDE using ultrasonic guided …

Fundamentals Of Srcoo3 Based Oxygen-Deficient Perovskites As Cathodes For Solid Oxide Fuel Cells, Tianrang Yang

Theses and Dissertations

The local structure and oxygen stoichiometry in oxide systems have a profound impact on oxygen electrocatalysis encountered in metal-air batteries and solid oxide fuel cells (SOFCs). However, this knowledge is often obtained under conditions different from the real working conditions of the material, resulting in misinterpretation and misunderstanding. This PhD dissertation aims to obtain the structure and oxygen stoichiometry information of a class of perovskite oxides under their real working conditions in solid oxide fuel cells. Several perovskite oxides were selected for the study: Sr0.9Y0.1CoO3- (SYC10), Sr0.9Y0.3CoO3- (SYC30), SrCo0.9Nb0.1O3- (SCN10) and SrCo0.9Ta0.1O3- (SCT10). The local crystal structure and oxygen stoichiometry …

Manufacturing Feature Recognition With 2d Convolutional Neural Networks, Yang Shi

Theses and Dissertations

Feature recognition is a critical sub-discipline of CAD/CAM that focuses on the design and implementation of algorithms for automated identification of manufacturing features. The development of feature recognition methods has been active for more than two decades for academic research. However, in this domain, there are still many drawbacks that hinder its practical applications, such as lack of robustness, inability to learn, limited domain of features, and computational complexity. The most critical one is the difficulty of recognizing interacting features, which arises from the fact that feature interactions change the boundaries that are indispensable for characterizing a feature. This research …

The Mechanical Properties And Deformation Behavior Of Heat Treated Versus As-Received Inconel X-750, Christopher Marsh

Theses and Dissertations

X-750 is a nickel-chromium based super alloy of usefulness in a wide variety of applications such as gas turbines, rocket engines, nuclear reactors, pressure vessels, tooling, and aircraft structures. Its good mechanical properties are due to the strengthening from precipitation of γ′ particles upon prior ageing heat treatment. In this work, the effect of such heat treatment on the mechanical properties, tensile behavior, and fracture mechanisms of X-750 was studied at various temperatures by comparing it with a non-aged, solution annealed X-750. Tensile tests were conducted from room temperatures up to 900 °C at three separate strain rates (10-3, 10-4, …

A Numerical Investigation Of Augmented Heat Transfer In Rectangular Ducts With Ribs, Warissara Tangyotkhajorn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The application of roughness structure of ribs inside a smooth channel is one effective way of heat transfer augmentation, but the accompanied pressure drop could be high. A novel V-rib design with branches was introduced and numerical simulations on the thermo-fluid impact of heat transfer and pressure drop were investigated. The parameters of investigation include the branching number and the pitch ratio of the V-ribs. It appears that increasing the relative pitch ratio serves to improve the overall performance of a roughened channel. The effect of the branching number is only experienced at low pitch ratio. At high pitch ratio, …

สมการเชิงประจักษ์สำหรับความแข็งเกร็งของคู่เฟืองตรงด้วยผลจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, ทิวา นันตะภักดิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความแข็งเกร็งของเฟืองตรงเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ใช้ในการศึกษาการสั่นสะเทือนของเฟือง หากทราบค่าที่แม่นยำจะสามารถนำไปใช้ในแบบจำลองเพื่อทำนายลักษณะการสั่นสะเทือนของเฟืองตรงได้อย่างถูกต้อง การหาความแข็งเกร็งของเฟืองตรงโดยส่วนใหญ่มักใช้วิธีการวิเคราะห์ หรือใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ถึงแม้ว่าวิธีเหล่านี้จะสามารถใช้หาค่าความแข็งเกร็งได้ แต่เนื่องจากการคำนวณโดยวิธีการวิเคราะห์มีความซับซ้อน ส่วนการคำนวณด้วยโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์มีความยากลำบากในการจัดการสัมผัสของฟันเฟืองและใช้เวลาคำนวณมาก วิธีทั้งสองจึงยังไม่สะดวกในการนำไปใช้งานจริง ในวิทยานิพนธ์นี้จึงมีเป้าหมายที่จะสร้างสมการอย่างง่ายเพื่อคำนวณค่าความแข็งเกร็งของเฟืองตรง สมการที่สร้างขึ้นแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ 1) สมการคำนวณความแข็งเกร็งส่วนทรงกระบอกเฟือง ซึ่งสร้างโดยใช้สมการพื้นฐานกลศาสตร์ของแข็ง และ 2) สมการคำนวณความแข็งเกร็งของคู่ฟันเฟือง ซึ่งสร้างโดยใช้ผลการคำนวณพื้นฐานจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ การสร้างสมการในส่วนที่ 2 ทำโดยเลือกพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับความแข็งเกร็งของฟันเฟือง และจัดรูปแบบสมการให้เหมาะสม ต่อจากนั้นหาความสัมพันธ์ของความแข็งเกร็งของฟันเฟืองที่มีพารามิเตอร์รูปร่างต่างๆ กับตำแหน่งการขบด้วยวิธีการถดถอยแบบพหุนาม โดยใช้ข้อมูลผลการคำนวณด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ของชุดเฟืองจำนวน 8 ชุดที่มีพารามิเตอร์แตกต่างกัน และมีภาระกระทำต่างๆ กัน ความแข็งเกร็งของคู่เฟืองหาได้โดยรวมความแข็งเกร็งทั้งสองส่วนเข้าด้วยกันแบบอนุกรม การตรวจสอบความแม่นยำของสมการที่สร้างขึ้นทำโดยเปรียบเทียบความแข็งเกร็งที่คำนวณได้กับผลจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ โดยเปรียบเทียบทั้งกรณีความแข็งเกร็งของชุดเฟืองตั้งต้นที่ใช้สร้างสมการ และชุดเฟืองอื่นที่มีค่าพารามิเตอร์ต่างจากชุดเฟืองตั้งต้น รวมทั้งตรวจสอบผลกับงานวิจัยอื่นด้วย ผลที่ได้พบว่าค่าความแข็งเกร็งที่ได้มีค่าใกล้เคียงกัน และมีความคลาดเคลื่อนสูงสุดไม่เกิน 10% ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสมการที่สร้างขึ้นสามารถทำนายค่าความแข็งเกร็งได้อย่างถูกต้องและสามารถนำไปใช้กับคู่เฟืองอื่นๆ ได้

การพัฒนาอุปกรณ์ถ่ายภาพอัตโนมัติและระเบียบวิธีการนับพลาคของไวรัส, ปัณณวิชญ์ เปรมสัตย์ธรรม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เครื่องมือวิเคราะห์แบบอัตโนมัติสำหรับการวิจัยทางการแพทย์ สำหรับประเมินจำนวน ไวรัส Dengue ใน 96-well plate แบบอัตโนมัติเป็นหนึ่งในหัวข้อที่สำคัญและน่าสนใจ เนื่องจาก เครื่องมือนี้สามารถช่วยลดภาระงานของนักวิจัยได้ ดังนั้นการถ่ายรูปและระเบียบวิธีการนับพลาค ของไวรัสแบบอัตโมมัติจึงถูกพัฒนาขึ้น โดยงานวิจัยนี้กำหนดให้การถ่ายรูปอัตโนมัติประกอบด้วย โครงสร้าง xy-table ซึ่งมีพื้นที่ทำงาน 220 x 220 ตารางมิลลิมตร ความผันเที่ยงตรง (Accuracy) เท่ากับ 0.04 มิลลิเมตร และค่าความสามารถในการวัดซ้ำ (Repeatability) เท่ากับ 0.03 มิลลิเมตร และมีแกน z สำหรับจับกล้องเพื่อปรับระยะโฟกัสภาพ เพื่อขยับถ่ายรูปหลุมแต่ละหลุมของ 96 well plate ต่อมาเป็นการใช้กระบวนการต่างๆ เพื่อนับพลาคแบบอัตโนมัติ กระบวนการต่างๆ ดังกล่าวนี้ถูกพัฒนาด้วยโปรแกรม MVTec HALCON ซึ่งผลการทดลองของงานวิจัยนี้แสดงให้เห็น ว่าการนับพลาคด้วยกระบวนการดังกล่าวถูกต้อง 88% อีกทั้งระบบการทำงานนี้ไม่ต้องใช้สารทึบ แสงเพื่อเพิ่มความคมชัดของภาพในขั้นตอนการถ่ายภาพ ดังนั้นระบบการทำงานนี้ช่วยลดขั้นตอน การทำงานของนักวิจัยระหว่างเตรียมการวิเคราะห์หาปริมาณไวรัสโดยการนับจำนวนพลาคได้

ระบบของไหลจุลภาคเพื่อดักจับเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ติดเชื้อมาลาเรียด้วยแรงแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำโดยโครงสร้างนิกเกิล, พชร หนูสวัสดิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้นำเสนอวิธีการคัดแยกเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ติดเชื้อมาลาเรียโดยอาศัยแม่เหล็กถาวรพร้อมกับการใช้โครงสร้างเสานิกเกิลขนาดเล็กซึ่งเป็นวัสดุเฟอโรแมกนีติก เพื่อเพิ่มเกรเดียนของสนามแม่เหล็กโดยมีการศึกษาผลของรูปร่างโครงสร้างเสาขนาดเล็กต่อขนาดของแรงแมกนีโตเฟอรีติกและแรงต้านการไหลที่เปลี่ยนแปลงไป เมื่อมีโครงสร้างวัสดุเฟอโรแมกนีติกมาขวางในสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดเกรเดียนของสนามแม่เหล็กขึ้นและขนาดของเกรเดียนจะเปลี่ยนแปลงไปขึ้นกับรูปร่างของโครงสร้างเสาขนาดเล็ก โดยแรงแมกนีโตเฟอรีติกจะมีค่ามากขึ้นเมื่อเกรเดียนของสนามแม่เหล็กสูงขึ้น ในการศึกษานี้ได้ศึกษารูปร่างเสาขนาดเล็กสามรูปร่างคือสี่เหลี่ยม รูปวี และรูปดับเบิ้ลยูผ่านโปรแกรมจำลองทางคอมพิวเตอร์ COMSOL Multiphysics® เมื่อเปรียบเทียบระหว่างรูปร่างของเสาทั้งสามแบบพบว่าเสาสี่เหลี่ยมจะทำให้เกิดแรงแมกนีโตเฟอรีติกผลักให้อนุภาคไม่ติดกับโครงสร้างทางด้านหน้าแต่ในเสาวีและดับเบิ้ลยูจะมีแรงแมกนีโตเฟอรีติกที่ดึงดูดอนุภาคได้ ซึ่งจะเป็นข้อดีที่อาจจะทำให้เสาทั้งสองมีการดักจับอนุภาคได้ดีขึ้น หลังจากนั้นระบบของไหลจุลภาคที่มีโครงสร้างทั้งสามแบบได้ออกแบบและสร้างขึ้น โดยโครงสร้างเสานิกเกิลมีขนาด 200x200 ไมโครเมตร มีความสูง 30 ไมโครเมตร สำหรับโครงสร้างตัววีและดับเบิ้ลยูจะมีส่วนเว้าลึกเข้าไปในโครงสร้างประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวเสาและทำทดลองกับอนุภาคพาราแมกนีติกที่มีขนาด 5 และ 10 ไมโครเมตรและเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ติดเชื้อมาลาเรียเพื่อประเมินความสามารถของระบบ ในการทดลองได้ใช้อัตราการไหลที่ 0.04 มิลลิลิตรต่อนาที และเพิ่มอัตราการไหลขึ้นไปเป็น 0.4 และ 0.8 มิลลิลิตรต่อนาที ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเสาวีและเสาดับเบิ้ลยูมีความสามารถในการดักจับอนุภาคพาราแมกนีติกและเซลล์ที่ติดเชื้อมาลาเรียได้มากกว่ารูปร่างสี่เหลี่ยม ซึ่งอนุภาคพาราแมกนีติกและเซลล์ที่ติดเชื้อมาลาเรียจะเคลื่อนที่เข้าไปติดในบริเวณส่วนเว้าของรูปร่างวีและรูปร่างดับเบิ้ลยู เนื่องจากในบริเวณส่วนเว้าของเสาวีและดับเบิ้ลยูมีขนาดแรงต้านการไหลต่ำแต่มีแรงแมกนีโตเฟอรีติกที่สามารถดึงดูดอนุภาคได้

การใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกในเครื่องยนต์ Ci ชนิด Direct Injection, ยุทธนา ชาญณรงค์ชัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้จัดทำขึ้นเพื่อศึกษาผลของการใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกที่มีต่อสมรรถนะ ปรากฏการณ์การเผาไหม้รวมถึงค่าควันดำของเครื่องยนต์ ซึ่งในงานวิจัยนี้จะทดสอบกับเครื่องยนต์ Kubota รุ่น RT 140 DI โดยสามารถแบ่งการทดสอบออกได้เป็น 3 ส่วน โดยส่วนที่หนึ่งเป็นการทดสอบเพื่อดูค่าสมรรถนะที่สภาวะคงตัว ความเร็วรอบคงที่ ตั้งแต่ 1000 - 2400 รอบ/นาที ทั้งที่สภาวะภาระสูงสุดและภาระบางส่วนของเครื่องยนต์ พบว่า ที่ภาระสูงสุดของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกสามารถสร้างค่าแรงบิดเบรกและกำลังเบรกได้น้อยกว่าเชื้อเพลิงดีเซลเนื่องจากมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยกว่าซึ่งเป็นผลมาจากความหนาแน่นของเชื้อเพลิงที่น้อยกว่า แม้จะมีค่าความร้อนของเชื้อเพลิงที่สูงกว่าจึงมีค่าอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรกและค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงเบรกดีกว่า และที่สภาวะภาระบางส่วนของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกจะมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรก ค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงเบรกดีกว่าการใช้เชื้อเพลิงดีเซลสอดคล้องกับผลที่ภาระสูงสุด ส่วนที่สองเป็นการทดสอบค่าสมรรถนะของเครื่องยนต์และค่าควันดำที่จุดทดสอบตามมาตรฐาน ESC test cycle พบว่า เครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกมีค่าสมรรถนะที่ดีกว่า ส่วนควันดำมีค่าเคียงกับเชื้อเพลิงดีเซล ส่วนที่สามเป็นผลการวิเคราะห์การเผาไหม้ของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติก ในการทดสอบจะทำการวัดความดันในห้องเผาไหม้ ความดันเชื้อเพลิงที่ทางเข้าหัวฉีดและองศาเพลาข้อเหวี่ยง โดยบันทึกข้อมูลทุก ๆ 2 องศาเพลาข้อเหวี่ยง จำนวน 200 วัฏจักรต่อจุดทดสอบ ที่จุดทดสอบตามมาตรฐาน ESC test cycle พบว่า จุดเริ่มต้นการฉีดเชื้อเพลิงจะเข้าใกล้ศูนย์ตายบนเมื่อความเร็วรอบมากขึ้น ความดันในห้องเผาไหม้สูงสุดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อภาระการทดสอบมากขึ้น ส่วนอัตราการปลดปล่อยความร้อนสูงสุดและการปล่อยความร้อนสุทธิมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อภาระการทดสอบมากขึ้น โดยมีค่าสัดส่วนมวลเชื้อเพลิงที่เผาไหม้อยู่ในช่วง 0.732 - 0.866 ซึ่งไม่ต่างจากเชื้อเพลิงดีเซล จากผลการทดสอบสามารถสรุปได้ว่าเชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกสามารถนำไปให้ในเครื่องยนต์ CI ชนิด Direct Injection ได้โดยไม่ต้องมีการปรับแต่งเครื่องยนต์ โดยมีค่าประสิทธิภาพต่าง ๆ ที่ดีกว่าและค่าควันดำใกล้เคียงกับการใช้เชื้อเพลิงดีเซล

การศึกษากลไกการดักจับอนุภาคภายในหลุมจุลภาครูปทรงสามเหลี่ยม, ภาคภูมิ ยิ่งประทานพร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษาแบ่งออกเป็นสองวัตถุประสงค์หลัก อย่างแรกเป็นการศึกษากลไกการดักจับอนุภาคโดยอาศัยหลักการหมุนวนที่เกิดขึ้นภายในหลุมสามเหลี่ยมคือ สามเหลี่ยมมุมเท่า สามเหลี่ยมมุมแหลม และสามเหลี่ยมมุมป้าน ผลจากการจำลองการไหลพบว่าของไหลที่บริเวณหลุมรูปทรงสามเหลี่ยมจะเกิดการไหลแบบหมุนวนสำคัญ 2 รูปแบบคือ การหมุนวนภายในหลุมโดยแกนการหมุนตั้งฉากกับทิศทางการไหล และการหมุนวนที่ขอบด้านหน้าหลุมโดยมีแกนการหมุนในทิศทางเดียวกับการไหล โดยการหมุนแบบแรกเป็นการดักจับอนุภาคลงสู่หลุม ทั้งนี้การหมุนวนภายในหลุมและการหมุนวนที่ขอบด้านหน้าหลุมจะเกิดการปฏิสัมพันธ์ของการหมุนวนจนทำให้เกิดการหมุนวนอีกกลุ่มหนึ่งภายในหลุมเรียกว่าการหมุนวนทุติยภูมิ การหมุนวนนี้อาจช่วยประคองอนุภาคที่ถูกดักจับให้อยู่กลางหลุมแต่หากมีขนาดการหมุนวนที่มากเกินไปอาจส่งผลให้อนุภาคหลุดออกจากหลุมได้ โดยสามเหลี่ยมมุมป้านจะมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิสูงที่สุด ดังนั้นหากมีอนุภาคถูกดักจับภายในหลุมมีความเป็นไปได้สูงที่อนุภาคจะถูกแรงหมุนวนดันออกจากหลุมสำหรับกรณีสามเหลี่ยมมุมป้านรองลงมาถือสามเหลี่ยมมุมเท่าและสามเหลี่ยมมุมแหลมตามลำดับ วัตถุประสงค์ที่สองคือการนำเสนอรูปแบบการดักจับอนุภาคโดยอาศัยการทดลองประกอบ รูปแบบการดักจับใหม่นี้เริ่มจากการดักจับอนุภาคให้เต็มหลุมที่อัตราการไหลต่ำก่อนจากนั้นเพิ่มอัตราการไหลเพื่อเพิ่มขนาดของการไหลหมุนวนทุติยภูมิส่งผลให้อนุภาคออกจากหลุมมากขึ้น โดยอุปกรณ์การไหลประกอบไปด้วยช่องการไหลที่พื้นมีการเรียงตัวของหลุมจุลภาครูปทรงสามเหลี่ยม สำหรับการทดลองเริ่มจากการนำอนุภาคพลาสติกผสมเข้ากับสารละลาย PBS และฉีดเข้าสู่อุปกรณ์การไหลที่อัตราการไหลประมาณ 10 มิลลิลิตรต่อชั่วโมงเพื่อดักจับอนุภาคให้เต็มหลุมจากนั้นปรับอัตราการไหลสูงเพื่อดันอนุภาคออกจากหลุมจนกระทั่งเหลือเพียงอนุภาคเดี่ยว โดยที่อัตราการไหล 500 มิลลิลิตรต่อชั่วโมงเป็นเวลา 2 นาที พบว่าสามเหลี่ยมมุมเท่า สามเหลี่ยมมุมแหลม และสามเหลี่ยมมุมป้านสามารถดักจับอนุภาคเดี่ยวได้ 83.6% 31.5% และ 16.7% ตามลำดับ ซึ่งสามเหลี่ยมมุมแหลมจะกักเก็บอนุภาคไว้ภายในหลุมได้มากเนื่องจากมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิในหลุมที่ต่ำแต่สามเหลี่ยมมุมป้านมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิสูงสุดส่งผลให้อนุภาคส่วนใหญ่ถูกดันออกจากหลุมจนหมด

การประเมินความล้าของฟันที่ผ่านการบูรณะโดยใช้วิธีระนาบวิกฤตและเกณฑ์ของ Findley โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, วิรเดช ธารณเจษฎา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ประยุกต์ความรู้ด้านความล้าโดยวิธีการวิเคราะห์ระนาบวิกฤต (critical plane analysis) ตามแบบจำลองของฟินเลย์ (Findley's model) เพื่อหาอายุการใช้งานในรูปจำนวนรอบและรูปการแตกหักของฟันที่ได้รับการบูรณะ การศึกษานี้สร้างแบบจำลองฟันที่ผ่านการครอบฟันที่ทำจากเซรามิก 2 ชนิด คือลิเทียมไดซิลิเกตและเซอร์โคเนีย ด้วยวิธีภาพถ่ายคอมพิวเตอร์ (CT scan) และการปรับแต่งรูปร่างด้วยโปรแกรมช่วยออกแบบ (computer-aided design program) ก่อนนำแบบจำลองมาวิเคราะห์การกระจายความเค้นด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แล้วนำความเค้นดังกล่าวมาวิเคราะห์ความล้าในรูปพารามิเตอร์ฟินเลย์ การศึกษานี้ใช้โปรแกรม COMSOL และ MATLAB วิเคราะห์หาระนาบรอยแตกหักและจำนวนรอบภาระที่เนื้อฟันและวัสดุครอบฟันสามารถรับได้ แรงบดเคี้ยวที่สนใจคือแรงจากการบดเคี้ยวปกติหรือการกัดฟันที่ไม่ปกติ เช่นแรงจากการกัดฟันในผู้ที่มีภาวะนอนกัดฟัน ผลการศึกษาพบว่าความเค้นที่เกิดขึ้นในกรณีฟันครอบด้วยลิเทียมไดซิลิเกตมีค่าน้อยกว่าฟันที่ครอบด้วยเซอร์โคเนีย เนื่องจากลิเทียมไดซิเกตมีค่าความหนาแน่นน้อยกว่าเซอร์โคเนีย ทำให้ได้รับผลของแรงพลศาสตร์น้อยกว่า เมื่อพิจารณาพฤติกรรมการล้าพบว่าลักษณะการแตกหักที่ระนาบวิกฤตในเนื้อฟันหรือครอบฟันมีลักษณะคล้ายกับการแตกหักที่พบได้จากการทดลองหรือจากรายงานทางคลินิกที่มีเงื่อนไขขอบเขตใกล้เคียงกัน ฟันที่ครอบด้วยวัสดุทั้งสองชนิดสามารถทนต่อแรงบดเคี้ยวปกติได้มากกว่า 106 รอบ สำหรับกรณีการกัดฟันที่ไม่ปกติ พบว่าครอบฟันที่เป็นลิเทียมไดซิลิเกตเกิดการรอยแตกที่ครอบฟันก่อน ในขณะที่ครอบฟันที่เป็นเซอร์โคเนียเกิดรอยแตกที่บริเวณเนื้อฟันก่อน การพิจารณาความเสียหายโดยพิจารณาเกณฑ์ความเค้น von Mises และพิจารณาพารามิเตอร์ฟินเลย์ให้ผลการทำนายความเสียหายที่แตกต่างกัน เนื่องจากการพิจารณาความเค้น von Mises พิจารณาขนาดความเค้นที่จะทำให้เกิดการเสียหายเป็นหลัก ในขณะที่การพิจารณาพารามิเตอร์ฟินเลย์พิจารณาความเค้นในรูปที่ทำให้เกิดรอยแตกเป็นหลัก

การออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์ป้องกันการล้มสำหรับผู้สูงอายุด้วยคอนโทรลโมเมนต์ไจโรสโคป, ปริญเอก ร่มไตรรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การสูญเสียความสามารถในการทรงตัวของผู้สูงอายุทำให้ร่างกายเกิดการแกว่งของลำตัวมากขึ้นซึ่งเป็นการเพิ่มความเสี่ยงต่อการล้มของผู้สูงอายุ เพื่อลดความเสี่ยงต่อการล้มที่เกิดจากการแกว่งของร่างกายที่มากขึ้นจึงได้มีการออกแบบชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีซึ่งประกอบด้วยคอนโทรลโมเมนต์ไจโรสโคปคู่แบบไขว้กันและเซนเซอร์วัดความเอียงแบบสองแกน ชุดอุปกรณ์มีน้ำหนักรวม 15 กิโลกรัม มีขนาดโดยรวมกว้าง 22 เซนติเมตร ยาว 42 เซนติเมตร และสูง 45 เซนติเมตร การทำงานของชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีประกอบด้วยกระบวนการหลัก 3 กระบวนการ ได้แก่ กระบวนการเตรียมพร้อมก่อนสร้างแรงบิด กระบวนการสร้างแรงบิด และกระบวนการกลับนิวทรอล ได้ทำการทดสอบสมรรถนะการใช้งานจริงของอุปกรณ์บนผู้เข้ารับการทดสอบที่มีสุขภาพแข็งแรงโดยให้ผู้เข้ารับการทดสอบโน้มร่างกายไปจนกระทั่งสูญเสียการทรงตัวเพื่อจำลองสถานการณ์ที่ร่างกายของผู้สูงอายุเกิดการแกว่งของลำตัวจนกระทั่งสูญเสียการทรงตัว ผลการทดสอบสมรรถนะในการทำงานแสดงให้เห็นว่าชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีสามารถตรวจวัดทิศทางการล้มได้และสามารถสร้างแรงบิดต้านการล้มจากการแกว่งของลำตัวได้ทุกทิศทาง ชุดอุปกรณ์สามารถสร้างแรงบิดได้เพียงพอที่จะนำผู้เข้ารับการทดสอบที่สูญเสียการทรงตัวในทิศต่างๆกลับมาอยู่ในสภาวะที่ทรงตัวได้ เป็นการช่วยลดความเสี่ยงต่อการหกล้มของผู้สูงอายุที่สวมใส่ชุดอุปกรณ์

การออกแบบและการผลิตเครื่องขัดขนาดเล็กเพื่อปรับปรุงความกลมของหัวสะโพกเทียม, พศวัต มั่นนิธิวรกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

จากแนวทางตามมาตรฐาน ASTM F2033 หัวสะโพกเทียมโลหะทรงกลมต้องมีค่าความเบี่ยงเบนจากทรงกลมต่ำกว่า 10 ไมโครเมตร โดยในกระบวนการกลึงด้วยเครื่องCNCไม่สามารถกลึงทรงกลมได้แม่นยำเพียงพอ กระบวนการขัดหัวสะโพกเทียมจึงมีความจำเป็นอย่างมากเพื่อปรับปรุงให้หัวสะโพกเทียมทรงกลมมีค่าความเป็นทรงกลมได้ตามมาตรฐานดังกล่าว เนื่องจากเครื่องขัดหัวสะโพกเทียมในท้องตลาดมีราคาสูงและมีขนาดใหญ่ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องขัดขนาดเล็กเพื่อปรับปรุงค่าความเป็นทรงกลมของหัวสะโพกเทียมให้ดีกว่าความเป็นทรงกลมที่ผลิตได้จากเครื่องกลึงซีเอนซี โดยทำการออกแบบและผลิตสปินเดิลความเที่ยงตรงสูงสองชุด สำหรับหมุนชิ้นงานหัวสะโพกเทียมหนึ่งชุด และสำหรับหมุนหินขัดทรงถ้วยหนึ่งชุด โดยได้ทำการเลือกใช้ตลับลูกปืนเชิงมุมซึ่งสามารถใส่แรงอัดเพื่อเพิ่มความเที่ยงตรงของระบบสปินเดิลได้ ในการออกแบบสปินเดิลทั้งสองมีการกำหนดข้อกำหนดการออกแบบสปินเดิลคือ ค่าการหมุนหนีศูนย์ของระนาบในแนวรัศมีของเพลาและความเร็วรอบสปินเดิล มีการกำหนดค่าความพอดีและพิกัดความเผื่อตามคู่มือการออกแบบสปินเดิล ทำการเลือกฐานสว่านแท่นเพื่อใช้ในการฟีดหินขัดทรงถ้วย มีการออกแบบฐานเครื่องจักรสำหรับติดตั้งสปินเดิลทั้งสอง โดยตัวฐานเครื่องจักรสามารถปรับตำแหน่งแกนหมุนของหินขัดทรงถ้วยเพื่อให้ใกล้กับจุดศูนย์กลางของหัวสะโพกเทียมมากที่สุด โดยผลการทดสอบสมรรถนะของสปินเดิลทั้งสองพบว่าตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ และผลการทดสอบการขัดหัวสะโพกเทียมพบว่าค่าความเบี่ยงเบนจากทรงกลมของชิ้นงานหัวสะโพกเทียมมีค่าลดลงหลังจากผ่านกระบวนการปรับปรุงความเป็นทรงกลมด้วยเครื่องขัดหัวสะโพกเทียมขนาดเล็ก ดังนั้นเครื่องขัดขนาดเล็กซึ่งได้ทำการออกแบบในงานวิจัยนี้ สามารถปรับปรุงค่าความเป็นทรงกลมของหัวสะโพกเทียมให้ดีกว่าความเป็นทรงกลมที่ผลิตได้จากเครื่องกลึงซีเอนซีได้

Hydrophobicity Of Low Temperature Vibrating Surfaces, Christian Fergusson

Theses and Dissertations

This study proposes a method to enhance the anti-icing capabilities of superhydrophobic surfaces by utilizing vibration to further reduce contact time of an impacting droplet in addition to keeping the droplet in the Cassie-Baxter regime, where surface adhesion is lower than the opposing Wenzel regime. We tested this with two methods: by investigating the effects of vibration normal to the plane of a superhydrophobic surface being impacted by water droplets in a room temperature environment, with the surface horizontal in a room temperature environment and tiled in a subzero degree environment. The amplitude and frequency of the vibration were varied …

Experimental Evaluation Of Uranyl Transport Into Mesoporous Silica Gel Using Fluorescence, Brandon M. Dodd

Theses and Dissertations

This research investigated parameters that can affect the use of nanoporous silica gel as a media for accumulating a detectable amount of uranium. The unique fluorescence of the Uranyl (UO₂²⁺) ion was used to evaluate the transport kinetics and accumulation within silica gel in a static fluid and under pressure driven flow. The addition of fluid flow decreased the time constant from on the order of an hour to approximately 2s with a very low fluid velocity of 0.36cm/s. The 0.36cm/s fluid velocity was found to be the critical velocity above which there was no gain in …

Modeling Fluid Motion Over Fibrous Surfaces, Delli Ganesh Venkateshan

Theses and Dissertations

The ultimate goal of this project has been to develop a computational model for quantifying the interactions between of a body of fluid and a fibrous surface. To achieve this goal, one has to develop a model to create virtual structures that resemble the morphology of a fibrous surface (Objective-1) as well as a model that can simulate the flow of a fluid over these virtual surfaces (Objective-2). To achieve the first objective, we treated fibers as an array of beads interconnected through viscoelastic elements (springs and dampers). The uniqueness of our algorithm lies in its ability to simulate the …

Liquid Interaction With Non-Wettable Surfaces Structured With Macroscopic Ridges, Mehran Abolghasemibizaki

Theses and Dissertations

Self-cleaning, anti-corrosion, anti-icing, dropwise-condensation, and drag-reduction are some applications in which superhydrophobic surfaces are implemented. To date, all the studies associated with superhydrophobic surfaces have been dedicated to understanding the liquid interaction with surfaces that are macroscopically smooth. The current study investigates the solid-liquid interaction of such surfaces which are fully decorated with macroscopic ridges (ribbed surfaces). In particular, the drop motion and impact on our newly designed non-wettable ribbed surface have been investigated in this work. Our experimental investigations have shown that liquid drops move faster on the ribbed surfaces due to lower friction induced by such a surface …