Mechanical Engineering Commons^™

Sensor Tasking Strategies For Space-Based Observers In The Cislunar Environment, Smriti Nandan Paul, Roshan Thomas Eapen, Puneet Singla

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

The cislunar space environment has witnessed an increase in activities, and future projections indicate significant growth in object population. Consequently, it becomes crucial to monitor these objects for space domain awareness (SDA) purposes. As the number of objects surpasses the available observers, meticulous sensor tasking becomes essential. This paper focuses on designing and exploring strategies for observing and keeping custody of known objects in cislunar space. Optical space-based telescopes, combined with lunar ground-based telescope, are employed for sensor tasking of cislunar objects residing in valuable orbits. The proposed research aims to address the following key points: (1) examination of the …

Development And Characterization Of An Ion Source To Simulate Low Earth Orbit Plasma Environment In A Vacuum Chamber, Emmanuel Kofi Asuako Wie-Addo, Scott Lucas, Daoru Han

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

A magnetic filter-type plasma source has been installed and characterized in a 10 ft long x 6ft diameter vacuum chamber. The plasma source was characterized with a fleet of diagnostic probes including an in-house cylindrical Langmuir probe. This resulted in the measurement of key plasma parameters such as electron number density, electron temperature, plasma potential, Debye length, ion current density, streaming ion energy, ion number density, and streaming ion velocity. By varying the flow rates, discharge current, and distance, single points measurements were taken at three locations downstream of the plasma source to establish an optimum operating condition to simulate …

Damage Initiation Of 15v38 Steel Bar During Square-To-Round Hot Rolling Process, Siva Sai Krishna Dasari, Henry Adekola Haffner, K. Chandrashekhara, Mario F. Buchley, Simon N. Lekakh, Ronald J. O'Malley

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

Hot rolling processes have been extensively used to produce round bars by reducing the cross-sectional area of continuously cast steel. The current trend toward increasing productivity often requires a more aggressive reduction per pass. Establishing safe and optimized hot rolling parameters must be determined to avoid damage while deforming the specific steel composition. Understanding the damage mechanism during the metal forming process is vital for product quality. Herein, a combined experimental and simulation approach is developed to track the evolution potential damage during hot bar rolling. Hot tension tests are conducted on as-cast vanadium micro alloyed 15V38 steel at different …

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 …

Investigating Bistable Dynamics Of Coupled Oscillators With Similarities To Neural Activity In Epilepsy, Nilay Kant, Ranjan Mukherjee

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

The dynamics of an oscillator, which exhibits a stable equilibrium and a stable limit cycle, is investigated. We refer to it as a bistable oscillator unit (BOU) and show that two coupled BOUs (CBOUs) exhibit dynamics analogous to neural activity patterns in epilepsy, including healthy, localized, and fully spread epileptic states. By treating each CBOU as an independent system influenced by the state of the other, we establish local input-to-state stability near the equilibrium and the limit cycle and estimate the ultimate bounds of the trajectories. Our analysis identifies the domain of the initial conditions and estimates the coupling parameter …

Modeling Human Strategy For Flattening Wrinkled Cloth Using Neural Networks, Nilay Kant, Ashrut Aryal, Rajiv Ranganathan, Ranjan Mukherjee, Charles Owen

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

This paper explores a novel approach to model strategies for flattening wrinkled cloth learning from humans. A human participant study was conducted where the participants were presented with various wrinkle types and tasked with flattening the cloth using the fewest actions possible. A camera and Aruco marker were used to capture images of the cloth and finger movements, respectively. The human strategies for flattening the cloth were modeled using a supervised regression neural network, where the cloth images served as input and the human actions as output. Before training the neural network, a series of image processing techniques were applied, …

Dual Airfoil Testing System, Zifeng Yang, Collin Charvat, Jack Stafford, Kyle Mathews, Logan Kelly

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications

A dual airfoil testing system includes a platform including a frame defining a chamber that is configured to receive a horizontal flow of air for testing a first airfoil and a second airfoil contained in the chamber and a control system including a controller to control a first attack angle stepper motor, a second attack angle stepper motor, at least one gap stepper motor, and at least one stagger stepper motor. The controller is configured to automatically control and adjust the stepper motors to control and adjust the attack angle of the first airfoil, the attack angle of the second …

การประเมินอายุความล้าของตะไบทางทันตกรรมแบบหมุนโดยวิธีทดสอบชิ้นงานร่วมกับระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, กิตติพงษ์ สุดจินดา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ตะไบทันตกรรมเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการรักษาคลองรากฟันเพื่อคงสภาพฟันไว้โดยไม่ต้องถอนออก ระหว่างการรักษา ตะไบเหล่านี้จะรับภาระแบบวัฏจักร ระหว่างภาระดึงและภาระอัด การใช้งานตะไบเกินกว่าขีดจำกัดความล้าของวัสดุ อาจทำให้เกิดการแตกหักจากความล้า โดยไม่มีสัญญาณให้เห็นล่วงหน้า ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของการรักษา วิทยานิพนธ์ฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างเส้นโค้งความเค้น-อายุการใช้งาน และแบบความเครียด-อายุการใช้งาน เพื่อใช้ในการทำนายอายุความล้าของตะไบภายใต้สภาพความโค้งของคลองรากฟันที่แตกต่างกัน โดยไม่ต้องทราบคุณสมบัติความล้าของวัสดุตะไบ และเพื่อเปรียบเทียบความแม่นยำของเส้นโค้งทั้งสอง ในการดำเนินการ ได้ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อจำลองพฤติกรรมทางกลของตะไบ และประเมินค่าแอมพลิจูดความเค้นและความเครียดจากตะไบในคลองรากฟันอย่างง่าย 8 ลักษณะความโค้ง จากนั้นทำการทดสอบความล้าดัดในคลองรากฟันแบบเดียวกันเพื่อเก็บข้อมูลอายุความล้า ข้อมูลที่ได้ถูกนำไปหาเส้นโค้งตัวแทนของข้อมูลด้วยสมการของ Basquin และ Coffin-Manson เพื่อสร้างเส้นโค้งความเค้น-อายุความล้า และความเครียด-อายุความล้า นอกจากนี้ยังได้ตรวจสอบความแม่นยำและความสอดคล้องของเส้นโค้งที่พัฒนาขึ้น โดยใช้ข้อมูลจากการทดสอบตะไบในคลองรากฟันที่มีลักษณะความโค้งแบบตัวเอส จำนวน 6 ลักษณะ ที่มีระดับแอมพลิจูดความเค้นและความเครียดต่างจากข้อมูลก่อนหน้า ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าเส้นโค้งความเครียด-อายุการใช้งาน สามารถพยากรณ์อายุความล้าได้แม่นยำกว่า และสอดคล้องกับพฤติกรรมความล้าของตะไบมากกว่าเส้นโค้งความเค้น-อายุการใช้งาน) อย่างไรก็ตาม เส้นโค้งดังกล่าว สามารถใช้พยากรณ์ได้อย่างเหมาะสมเฉพาะในช่วงอายุความล้าที่ต่ำกว่า 2,500 รอบ ซึ่งแสดงถึงความจำเป็นในการศึกษาพฤติกรรมความล้าในรอบสูงเพิ่มเติมในอนาคต

Modeling For Electrical Performance Of The Bender-Typed Piezoelectric Energy Harvesters (Peh), Pheerawit Inpra

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The increasing demand for small, wearable, and low-power electronic devices has led to the need for compact and efficient energy sources. Energy harvesting systems designed for such applications are typically compact to ensure seamless integration with the devices or to serve as suitable replacements for conventional batteries. One of the most suitable systems for harvesting energy from human motion is the piezoelectric energy harvesters (PEH). It offers high energy density, supports a wide range of vibration frequencies, and comes in a small form factor, making it increasingly popular in various devices. As PEHs become increasingly prevalent in real-world applications, developing …

การศึกษาคุณลักษณะด้านการออกแบบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทรงกระบอกชนิด 18650 ที่มีอัตราส่วนกำลังต่อพลังงานต่างกัน, ภูมิวริสส์ วงษ์ถาวร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิด 18650 ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษา และ วิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพ ทางไฟฟ้า และ ทางเคมีของเซลล์แบตเตอรี่ ที่มีอัตราส่วนกำลังต่อพลังงานที่แตกต่างกันรวมไปถึงการเปรียบเทียบพารามิเตอร์ด้านการออกแบบของเซลล์แบตเตอรี่ และ สร้างความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ด้านการออกแบบ และ คุณสมบัติด้านต่าง ๆ กับ อัตราส่วนกำลังต่อพลังงาน ตัวอย่างเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอัตราส่วนของกำลังต่อพลังงานที่แตกต่างกัน 4 ตัวอย่าง ถูกนำมาวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ ขนาดความกว้าง ความยาว และน้ำหนักของแบตเตอรี่ และวิเคราะห์คุณสมบัติทางไฟฟ้า ได้แก่ ความจุพลังงาน กำลังไฟฟ้า และความต้านทานภายใน ซึ่งวิเคราะห์โดยอ้างอิงตามมาตรฐาน IEC62660 โดยค่าอัตราส่วนของกำลังต่อพลังงานของเซลล์แบตเตอรี่ สามารถคำนวณได้จากการทดสอบดังกล่าว และมีค่าเรียงลำดับจากน้อยไปหามากดังนี้ 3.23 , 8.00 , 11.70 และ 12.97 W/Wh จากนั้นเซลล์แบตเตอรี่จะถูกแยกส่วนประกอบเพื่อวิเคราะห์ถึงลักษณะทางกายภาพของส่วนประกอบ ได้แก่ ความยาว ความหนาของขั้วอิเล็กโทรดและตัวรับกระแสไฟฟ้า ค่าการนำไฟฟ้าของขั้วอิเล็กโทรด และ โครงสร้างของขั้วอิเล็กโทรด กับ เยื่อเลือกผ่าน ได้แก่ ขนาดอนุภาคของวัสดุทำขั้ว และ ลักษณะสัณฐานวิทยาของเยื่อเลือกผ่าน ซึ่งจะถูกวิเคราะห์โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด รวมไปถึงวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมี โดยการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีบนขั้วอิเล็กโทรด ซึ่งจากการวิเคราะห์พบว่า จากการวิเคราะห์คุณสมบัติทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการให้กำลังไฟฟ้าสูง จะมีอัตราส่วนกำลังต่อพลังงานสูงกว่า มีแนวโน้มค่าความต้านทานภายในที่ต่ำกว่า และมีค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการเก็บความจุพลังงานสูง จากการวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพพบว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการให้กำลังไฟฟ้าสูง จะมีความยาวของขั้วอิเล็กโทรดที่มากกว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการเก็บความจุพลังงานสูง แต่จะมีความหนา และขนาดของอนุภาคของขั้วอิเล็กโทรดน้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการเก็บความจุพลังงานสูง และจากการวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมีบว่าแบตเตอรี่ที่ทำการทดสอบนั้นมีองค์ประกอบทางเคมีของขั้วแคโทด และ แอโนดเดียวกัน คือ NMC811 และ กราไฟต์ กับ ซิลิกอน

การเสริมการจำแนกภูมิประเทศด้วยการวิเคราะห์พืชพรรณ สำหรับหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติภายนอกอาคาร, พัณณ์นิกา มุกด์สุวรรณ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยด้านการนำทางของหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ การจำแนกภูมิประเทศในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งถือเป็นหัวข้อสำคัญ โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีความซับซ้อน เช่น พื้นที่ป่าไม้ ซึ่งมักเต็มไปด้วยโครงสร้างแข็ง พื้นที่ขรุขระ หลุมลึก และพืชพรรณที่ขึ้นอย่างหนาแน่น ความแม่นยำในการจำแนกภูมิประเทศจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติสามารถเข้าใจสภาพแวดล้อมและนำทางผ่านพื้นที่ที่มีความท้าทายเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ งานวิจัยนี้นำเสนอวิธีการจำแนกภูมิประเทศแบบเอชแอลดีวี (ความสูง-ระยะทาง-ความหนาแน่น-พืชพรรณ) ซึ่งเป็นการพัฒนาต่อยอดจากวิธีเอชแอลดี (ความสูง-ระยะทาง-ความหนาแน่น) แบบดั้งเดิม โดยเพิ่มคุณลักษณะเกี่ยวกับพืชพรรณ (v) เข้าไปในโมเดล จากเดิมที่ใช้เพียง 3 คุณลักษณะ ได้แก่ ความแตกต่างของความสูง (h) ระยะทาง (l) และความหนาแน่น (d) เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการระบุพื้นที่ปลอดภัยและพื้นที่อันตรายสำหรับหุ่นยนต์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ตัวจำแนกเอชแอลดีวีช่วยเพิ่มความสามารถของหุ่นยนต์ในการนำทางผ่านพื้นที่ที่ถูกปกคลุมด้วยพืชพรรณได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ฟังก์ชันแบบกฎยกกำลังในโมเดลคุณลักษณะด้านพืชพรรณ การพัฒนานี้ส่งผลโดยตรงต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพในการวางแผนเส้นทาง ทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติสามารถปฏิบัติงานได้ดียิ่งขึ้นในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่มีความท้าทายสูง

Using Obstacle Trenches For Enhancing Microplastic Trapping In Microwells, Teeraphat Kongsaktrakul

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The particle trapping efficiency of microwells is influenced by the fluid flow velocity. If the flow velocity is too slow, trapping will take longer. In contrast, if the flow velocity is too fast, the trapping efficiency will decrease. Therefore, deceleration near the microwells is important for increasing trapping efficiency. The aim of this study is to investigate important factors that affect local flow velocity and trapping efficiency. This includes the presence of obstacle trenches, flow rates, particle concentrations, particle sizes, and surface materials. Two models were investigated and compared: one with triangular obstacle trenches placed in front of the microwells …

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

Fabrication Of Smooth Sac305 Thin Film Via Magnetron Sputtering, M. Ojha, A. A. Elmustafa

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

SAC305 (96.5 wt% Sn, 3 wt% Ag, 0.5 wt%Cu) solder is increasingly becoming popular due to its reliability good characteristics and performance in addition to the environmental concerns and regulations that restrict the use of lead in nano/microelectronic products. In nano/microelectronics, manufacturing smooth solder coatings free of defects such as voids and cracks, which can compromise joint reliability is crucial. Magnetron sputtering offers a high degree of control over film thickness and composition, resulting in films with excellent uniformity and adhesion. Despite these advantages, fabricating continuous and robust SAC305 films using magnetron sputtering remains a difficult task with limited research …

A Comprehensive Review Of Piezoelectric Ultrasonic Motors: Classifications, Characterization, Fabrication, Applications, And Future Challenges, Sidra Naz, Tian-Bing Xu

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Piezoelectric ultrasonic motors (USMs) are actuators that use ultrasonic frequency piezoelectric vibration-generated waves to transform electrical energy into rotary or translating motion. USMs receive more attention because they offer distinct qualities over traditional magnet-coil-based motors, such as miniaturization, great accuracy, speed, non-magnetic nature, silent operation, straightforward construction, broad temperature operations, and adaptability. This review study focuses on the principle of USMs and their classifications, characterization, fabrication methods, applications, and future challenges. Firstly, the classifications of USMs, especially, standing-wave, traveling-wave, hybrid-mode, and multi-degree-of-freedom USMs, are summarized, and their respective functioning principles are explained. Secondly, finite element modeling analysis for design and …

Reflections Of Undergraduate Engineering Students Completing A Cross Disciplinary Robotics Project With Pre-Service Teachers And Fifth Graders In An Electromechanical Systems Course, Krishnanand Kaipa, Jennifer Kidd, Isaac Koduah Kumi, Stacie I. Ringleb, Orlando M. Ayala, Kristie Gutierrez, Francisco Cima, Danielle Marie Rhemer

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Engineering is becoming increasingly cross-disciplinary, requiring students to develop skills in multiple engineering disciplines (e.g., mechanical engineering students having to learn the basics of electronics, instrumentation, and coding) and interprofessional skills to integrate perspectives from people outside their field. In the workplace, engineering teams are frequently multidisciplinary, and often, people from outside of engineering are part of the team that brings a product to market. Additionally, teams are often diverse in age, race, gender, and in other areas. Teams that creatively utilize the contrasting perspectives and ideas arising from these differences can positively affect team performance and generate solutions effective …

Factors Affecting Electrocoagulation Process For Different Water Types: A Review, Shahad Fadhil Abed Al-Rubaye, Naseer A. Alhaboubi, Aiman H. Al-Allaq

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Raw water must meet specific physical, chemical, and biological requirements to be suitable for drinking. There are various techniques available for treating wastewater, and aside from conventional methods that involve chemicals, electrocoagulation is an efficient and advanced approach. Electrocoagulation has proven effective in treating many pollutants, including bacteria, viruses, iron, fluoride, sulfate, boron, hardness, and turbidity. Total suspended solids, organic and inorganic materials, chemical oxygen demand COD, biochemical oxygen demand BOD, and color. It finds extensive application in treating different types of water and wastewater due to its exceptional ability to remove diverse contaminants. Recently, electrocoagulation has garnered significant attention …

External Direct Sum Invariant Subspace And Decomposition Of Coupled Differential-Difference Equations, Keqin Gu, Huan Phan-Van

SIUE Faculty Research, Scholarship, and Creative Activity

This article discusses the invariant subspaces that are restricted to be external direct sums. Some existence conditions are presented that facilitate finding such invariant subspaces. This problem is related to the decomposition of coupled differential-difference equations, leading to the possibility of lowering the dimensions of coupled differential-difference equations. As has been well documented, lowering the dimension of coupled differential-difference equations can drastically reduce the computational time needed in stability analysis when a complete quadratic Lyapunov-Krasovskii functional is used. Most known ad hoc methods of reducing the order are special cases of this formulation.

Structured Invariant Subspace And Decomposition Of Systems With Time Delays And Uncertainties, Huan Phan-Van, Keqin Gu

SIUE Faculty Research, Scholarship, and Creative Activity

This article discusses invariant subspaces of a matrix with a given partition structure. The existence of a nontrivial structured invariant subspace is equivalent to the possibility of decomposing the associated system with multiple feedback blocks such that the feedback operators are subject to a given constraint. The formulation is especially useful in the stability analysis of time-delay systems using the Lyapunov-Krasovskii functional approach where computational efficiency is essential in order to achieve accuracy for large scale systems. The set of all structured invariant subspaces are obtained (thus all possible decompositions are obtained as a result) for the coupled differential-difference equations …

A Novel Computational Analysis Of Boundary-Driven Two-Dimensional Heat Flow With Internal Heat Generation, Muhammad Abid, Madiha Bibi, Nasir Yasin, Muhammad Shahid

Mathematics & Statistics Faculty Publications

Accurate numerical solution of parabolic and elliptic partial differential equations governing two-dimensional heat transfer is critical for engineering simulations but computationally challenging. This work employs key numerical techniques finite differences, conjugate gradients, and Crank-Nicolson time stepping to solve the heat diffusion equation and analyze method performance. The Poisson equation is discretized using second-order central finite differences and solved with the conjugate gradient approach to determine the steady state solution. The transient heat equation is integrated in time via the Crank-Nicolson implicit scheme, also utilizing conjugate gradients. The methods effectively compute solutions matching analytical and boundary conditions. Convergence and stability are …

Analytical And Simulation Modelling Of The Thermal Runaway Phenomenon In Mosfet Semiconductors, Arun Narasimhan

Mechanical and Aerospace Engineering Theses - Archive

MOSFETS (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) are a popular type of active current carrying device. The need for higher performance and faster switching times has led to designs which use low gate source voltage where heat conduction is dominated by charge carriers. The concentration of charge carriers increases with an increase in temperature, causing more current to flow as the temperature increases. As a result, the device draws more current as temperature increases, causing further temperature rise. As the device temperature increased, it would draw more current and cause further temperature rise. This is a positive feedback loop which …

Experimental And Modeled Assessment Of Interventions To Reduce Pm2.5 In A Residence During Awildfire Event, Chrissi Argyro Antonopoulos, H. E. Dillon, Elliott T. Gall

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

Increasingly large and frequent wildfires affect air quality even indoors by emitting and dispersing fine/ultrafine particulate matter known to pose health risks to residents. With this health threat, we are working to help the building science community develop simplified tools that may be used to estimate impacts to large numbers of homes based on high-level housing characteristics. In addition to reviewing literature sources, we performed an experiment to evaluate interventions to mitigate degraded indoor air quality. We instrumented one residence for one week during an extreme wildfire event in the Pacific Northwest. Outdoor ambient concentrations of PM_2.5 reached historic …

Numerical Simulation And Optimization Of Fin Configurations For Enhanced Heat Sink Performance In Aluminum And Copper Materials, Rimpy Singh

Mechanical and Aerospace Engineering Theses - Archive

The constant evolution of data centers and high-power electronic systems has raised critical challenges in heat dissipation and thermal management. Single-phase immersion cooling, where electronic components are submerged in a thermally conductive but non-electrically conductive liquid (dielectric liquid), offers improved heat dissipation capabilities and emerges as a promising alternative to traditional air-cooling methods, which often fail to meet the thermal demands of densely packed, high-power systems. This study investigates and compares the thermal performance of aluminum and copper heat sinks with fin thicknesses of 0.33 mm and 0.54 mm, respectively, using finite element analysis based on computational fluid dynamics (CFD) …

A Concept Of Producing Aluminum In-Situ On The Moon Through Molten Salt Electrolysis, Jacob N. Ortega, Jeffrey Smith, Fateme Rezaei, David Bayless, William Schonberg, Daniel Stutts, Daoru Han

Materials Science and Engineering Faculty Research & Creative Works

This paper presents a concept of producing aluminum in-situ on the lunar surface, namely, the Lunar In-Situ Aluminum Production through Molten Salt Electrolysis (LISAP-MSE) method developed at Missouri University of Science and Technology. This paper aims to demonstrate the use of electro-deoxidation to reduce aluminum oxide (i.e., alumina) into aluminum and oxygen gas via electrolysis in a molten salt bath for the production of aluminum on the Moon. It is shown that with a steady supply of hydrogen chloride, this in-situ resource utilization (ISRU) method could supply several necessary materials consumed in the electro-deoxidation process except hydrogen chloride to produce …

Kinetic Modeling Of Electrostatic Sieving For Lunar Regolith Beneficiation: Case Studies, Easton Ingram, Emmanuela Amen Eze, Jeffrey Smith, Fateme Rezaei, David Bayless, William Schonberg, Daoru Han

Materials Science and Engineering Faculty Research & Creative Works

A new kinetic particle modeling framework was developed to investigate electrostatic transport of lunar regolith particles with applications to the concept of electrostatic sieving. The new approach is based on kinetic particle dynamics and includes major modules of sampling the particle size distribution, solving electric fields, and tracking motion of charged dust grains. Case studies for a concept of electrostatic sieving were chosen to validate the new model. The simulation achieved similar yields reported in previous works, which served as validation of the model. The new model is computationally efficient and could serve as a design, analysis, and optimization tool.

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 …

Advanced Thermal Management Solutions For High-Powered Chips: A Comprehensive Study On Immersion Cooling And Electrochemical Additive Manufacturing-Based Cold Plates, Gautam Gupta

Mechanical and Aerospace Engineering Dissertations - Archive

This dissertation investigates advanced thermal management strategies for high-performance computing systems to address the escalating thermal challenges posed by increasing power densities and computational demands. Chapter 1 evaluates the efficacy of forced convection Single-Phase Immersion Cooling (SPIC) with a dielectric fluid (EC-110) compared to traditional air cooling for a 776 W server. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations demonstrate significant reductions in chip junction temperatures, maximum Dual In-line Memory Module (DIMM) temperatures, and server pressure drop with immersion cooling, highlighting its superior heat dissipation capabilities.

Chapter 2 delves into the comparative analysis of forced and natural convection Single-Phase Immersion Cooling techniques. …