Mechanical Engineering Commons^™

การพัฒนาและการศึกษาอิงพารามิเตอร์ของแบบจำลองทางเธอร์โมไดนามิกส์และการถ่ายเทความร้อนสำหรับโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนเรชั่นขนาดเล็ก, ณัฐณิชา มูสิกะสังข์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

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

การประเมินศักยภาพระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.), พร้อมศักดิ์ ทรัพย์ธนากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

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

Equations Of State For Warm Dense Carbon From Quantum Espresso, Derek J. Schauss

Theses and Dissertations

Warm dense plasma is the matter that exists, roughly, in the range of 10,000 to 10,000,000 Kelvin and has solid-like densities, typically between 0.1 and 10 grams per centimeter. Warm dense fluids like hydrogen, helium, and carbon are believed to make up the interiors of many planets, white dwarfs, and other stars in our universe. The existence of warm dense matter (WDM) on Earth, however, is very rare, as it can only be created with high-energy sources like a nuclear explosion. In such an event, theoretical and computational models that accurately predict the response of certain materials are thus very …

Impact Dynamics Of Surfactant-Laden Droplets On Non-Wettable Coatings, Amir Esmaeili

Theses and Dissertations

Owing to their excellent water repellency, non-wettable (superhydrophobic) coatings have gained tremendous attention in the past couple of decades. Alkyl ketene dimer (AKD), an inexpensive polymer frequently used in paper industry as a sizing agent, has shown potentials to become superhydrophobic. The formation of a porous structure after curing the solidified AKD for an extra-long time (4–6 days) results in superhydrophobicity, i.e., a static contact angle with water of >150° and a roll-off angle of <10°. In this work, a facile and low-cost method was used to turn the surface of AKD superhydrophobic in a very short period of time by briefly treating the coatings, obtained from isothermally heated molten AKD at 40 °C for 3 min, with ethanol. The resulting superhydrophobicity is due to the formation of porous, entangled irregular micro/nano textures that create air cushions on the surface leading to droplet state transition from Wenzel to Cassie. As a proof of concept, the same material was applied to the co-sputtered nickel-tungsten thin films, commonly used in micro/nano-electro-mechanical systems, to improve their hydrophobicity. According to the results, at least 20% increase was observed in the dynamic contact angles of the treated substrates.

In addition, this work presents a detailed high-speed imaging analysis of the influence of the molecular weight, concentration and ionic nature of surfactants on droplet …

Nebulizer-Based Systems To Improve Pharmaceutical Aerosol Delivery To The Lungs, Benjamin M. Spence

Theses and Dissertations

Combining vibrating mesh nebulizers with additional new technologies leads to substantial improvements in pharmaceutical aerosol delivery to the lungs across therapeutic administration methods. In this dissertation, streamlined components, aerosol administration synchronization, and/or Excipient Enhanced Growth (EEG) technologies were utilized to develop and test several novel devices and aerosol delivery systems. The first focus of this work was to improve the poor delivery efficiency, e.g., 3.6% of nominal dose (Dugernier et al. 2017), of aerosolized medication administration to adult human subjects concurrent with high flow nasal cannula (HFNC) therapy, a form of continuous-flow non-invasive ventilation (NIV). The developed Low-Volume Mixer-Heater (LVMH) …

Evaluation Of Regional Extrathoracic Deposition Of Low- And High-Momentum Aerosol Using Anatomically-Correct In Vitro Airway Models, Sana Hosseini

Theses and Dissertations

The popularity of pulmonary aerosol delivery is increasing due to numerous advantages including non-invasiveness, fast onset of action, avoidance of the first-pass metabolism, and relatively good patient compliance. However, aerosol delivery to the site of action within the extrathoracic regions is challenging to quantify from a regulatory perspective due to the combined effects of the device and formulation characteristics, complex morphology of the airways resulting in extreme anatomical variabilities, and user dependent administration methods. Besides the therapeutic aerosol delivery, electronic nicotine delivery systems (ENDS) are a user-driven aerosol technology used to deliver nicotine as one of the electronic liquid (e-liquid) …

Recent Progress Trend On Abrasive Waterjet Cutting Of Metallic Materials: A Review, Jennifer Milaor Llanto, Majid Tolouei-Rad, Ana Vafadar, Muhammad Aamir

Research outputs 2014 to 2021

Abrasive water jet machining has been extensively used for cutting various materials. In particular, it has been applied for difficult-to-cut materials, mostly metals, which are used in various manufacturing processes in the fabrication industry. Due to its vast applications, in-depth comprehension of the systems behind its cutting process is required to determine its effective usage. This paper presents a review of the progress in the recent trends regarding abrasive waterjet cutting application to extend the understanding of the significance of cutting process parameters. This review aims to append a substantial understanding of the recent improvement of abrasive waterjet machine process …

A Comprehensive Comparative Investigation On Solar Heating And Cooling Technologies From A Thermo-Economic Viewpoint—A Dynamic Simulation, Hassan Jafari Mosleh, Pooria Behnam, Maryam Abbasi Kamazani, Omid Mohammadi, Soheil Kavian, Pouria Ahmadi, Marc A. Rosen

Research outputs 2014 to 2021

© 2020 The Authors. Energy Science & Engineering published by the Society of Chemical Industry and John Wiley & Sons Ltd. The yearly thermo-economic performance is dynamically investigated for three solar heating and cooling systems: solar heating and absorption cooling (SHAC), solar heating and ejector cooling (SHEC), and heating and solar vapor compression cooling (HSVC). First, the effects of important design parameters on the thermo-economic performance of the systems to supply the heating and cooling loads of the building are evaluated. The systems are parametrically analyzed with the weather conditions of Tehran, Iran. The results show that the life cycle …

Effect Of Seawater Ageing On Fracture Toughness Of Stitched Glass Fiber/Epoxy Laminates For Marine Applications, Atizaz Hassan, Rafiullah Khan, Numan Khan, Muhammad Aamir, Danil Y. Pimenov, Khaled Giasin

Research outputs 2014 to 2021

Composite materials are used in various industries such as marine, aircraft, automotive, etc. In marine applications, composites are exposed to seawater, which can affect their mechanical properties due to moisture absorption. This work focuses on the durability of composite materials under the short-term effect of seawater ageing. The specimens were prepared from glass fiber/epoxy using a hand lap-up method and stitched in the z-direction with Kevlar fiber. The specimens were submerged in seawater for 24 and 35 days. A significant decrease in maximum load was found as specimen immersion time in seawater increased. The seawater ageing also affected fracture toughness …

Multidisciplinary And Multi-Objective Optimal Design Of A Cascade Control System For A Flexible Wing With Embedded Control Surfaces Having Actuator Dynamics, Christopher Stephen Greer

Theses, Dissertations and Capstones

A multidisciplinary and multi-objective optimization approach that integrates the design of the control surfaces’ sizes, active control systems, and estimator for an aircraft’s wing with three control surfaces is developed. Due to its attractive stability robustness properties, a control system based on the LQR (Linear Quadratic Regulator) is built for each control surface. The geometrical parameters of the control surfaces such as the span wise and chord lengths, the design details of the LQR penalty matrices, and the locations of the estimator poles are tuned by a widely used multi-objective optimization algorithm called NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm). Four objectives …

Atomistic Continuum Simulations For Nano-Indentation And Compression Of Multi-Layer Graphene, Ashwini Nikumbh

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Graphene has attracted a great share of research interest due to its extraordinary electrical, thermal, mechanical, and physical properties. Such spectacular properties of graphene open a wide range potential of applications in electronics, energy storage, composites, and biomedical fields. The mechanical properties of graphene can have a huge impact on its performance in graphene-based devices and thus it is important to study them. But the difficulties in experimental characterization and computational limitations to simulate large graphene sample consisting of billions of atoms makes it a challenging task. Thus, accurate and efficient simulation tools to predict the complex deformation of large …

Investigation Of A Machine-Plant Interface For Extracting Rooted Invasive Aquatic Plants, Brad Baas

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The current solutions for managing rooted aquatic invasive plants are time consuming, have negative environmental impacts, or are cost-limiting for management organizations. The most effective treatment method is hand pulling, but hand pulling is not a feasible solution for a whole lake. A new device, the invasive aquatic plant extractor, aims to replace human divers who hand pull plants with a mechanical system. The device implements a machine-plant interface that resembles the tines of a fork. These tines will be pushed linearly through the substrate, and then raised from the substrate with the plant caught in the tines. The primary …

Studying The Effects Of Initial Crack Angle On The Crack Propagation In Graphene Nano-Ribbon Through Molecular Dynamics Simulations, Vijay Kumar Pathak

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In this research, we have worked on the brittle fracture of graphene nano-ribbon to explore the behavior of crack propagation at different crack angles. We have performed classical Molecular Dynamics simulations using LAMMPS at ten different crack angles between 0 degrees and 45 degrees, in an increment of 5 degrees to observe the parameters that dominate the crack path. The graphene nanoribbon is loaded in the zigzag direction by pulling it in the armchair direction with a pre-existing crack in the center. We have used OVITO for the visualization of the simulation. AIREBO potential is employed in this work because …

Phase-Field Fracture Modeling For Interlocking Micro-Architectured Materials, Shubham Sinha

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

It is fascinating to see how natural materials like teeth enamel, bone and nacre possess a very high stiffness and strength in spite of the fact that they are composed of minerals mostly. Studies have shown the reason for this aberration as the presence of weaker interfaces with intricate interlocking architectures at microscopic levels in these materials. Inspired by the architecture of these materials, micro-architectured sutures with jig-saw like geometry is being studied in this research study. The main focus of this study is to examine the effects of friction co-efficient and interlocking angles of the jig-saw tabs on pullout …

Nonlinear Model Predictive Control Of Wave Energy Converter, Isha Malekar

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In this report model predictive control (MPC) is applied to a simulated, spherical, point absorber wave energy converter to maximize energy extraction. Constraints are applied to the buoy's displacement and the power take-off (PTO) generator force. The WEC's "truth” model uses nonlinear Froude-Krylov (FK) hydrostatic and hydrodynamic forces. This is in contrast with previous studies where linear approximations are used in the form of a hydrostatic stiffness force and a wave excitation force. The nonlinear forces become significant when the vertical displacement of the buoy exceeds about 40% of the buoy's radius. Two versions of MPC are compared where optimal …

Torrefaction Of Mixed Solid Waste, Zhuo Xu

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The world is witnessing unprecedented accumulation of solid wastes in the environment and landfills with well-documented ecological, environmental, health, and economic consequences. With population growth and rise in living standards, solid wastes generation will increase, making the issue more pressing. In addition, current practices of solid waste disposal are creating an immediate challenge and a long-term disaster-scale problem. The solid wastes comprises two main groups of materials: (i) fiber wastes (paper, food, wood, trimming, 61% of U.S. municipal solid waste) and (ii)uniquely challenging subset of plastic wastes (13%) that become a threat to global sustainability including dangers to marine and …

Thermomechanical Mechanisms That Cause Adhesion Of Aluminum High Pressure Die Castings To The Die, Alex Monroe

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In high pressure die casting (HPDC) of aluminum, cast material adhering to die is a significant defect. Adhesion occurs in two primary ways. The casting may stick preventing its removal from the die. Aluminum can also adhere to the die and buildup in local areas on the die surface with additional casting cycles. This second form of adhesion is called soldering. Lubricant is the best technology to control all forms of adhesion, but it comes at the cost of casting porosity, blisters, reduced die life, and increased die casting machine wear. New strategies to prevent adhesion are desired to eliminate …

Integrated Torrefaction-Extrusion System For Conversion Of Fiber-Plastic Wastes Into Solid Fuels, Shreyas Kolapkar

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Waste generation is increasing, and a significant portion is being landfilled. In parallel, we are constantly pursuing cleaner fuels due to environmental and regulatory factors. To address both these challenges, torrefaction of wastes to produce clean fuels and feedstock for other thermochemical processes is one of the potential solutions. This work focuses on (a) fundamental understanding of the properties of un-torrefied and torrefied wastes and (b) development of a pilot-scale integrated torrefaction-extrusion system for converting fiber-plastic wastes to solid fuels.

In this study, a 60:40 fiber-plastic waste blend was used for performing extensive experiments on densified and un-densified wastes to …

Defect Detection Using Dynamic Analysis For Additive Manufactured Metals, Gita Deonarain

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Additive manufacturing (AM) has the ability to produce parts with complex geometries and internal features, however, for demanding applications such as the automotive and aerospace industries, it is crucial that the parts can meet the demanding functional and geometric requirements. Quality control for AM parts focuses on nondestructive methods of testing, but many of the current methods are expensive and time-consuming. The research presented in this report explores various methods of nondestructive evaluation (NDE) using dynamic analysis on stainless steel parts produced with selective laser melting (SLM). Methods include, but are not limited to, frequency response functions (FRF), impedance-based measurements, …

Model-Based Predictive Controller Design, Soheil Sadeghi

Graduate Research Papers

Process control in industries is becoming more critical due to demands on reducing consumed energy, reducing cost, and improving system efficiency and performance. In this work, a well-developed, model-based controller is introduced and implemented in one of the most common processes in the industry. Model Predictive Controller (MPC) has been studied for ten years, but recently has emerged into small industries as the number of current applications grows. These controllers need a process model in the forms of transfer functions, step response, or state-space. Although obtaining a process model can be a cumbersome task, it is worth having it (the …

Biomechanics Of Head Impacts In An Unhelmeted Sport, Stephen Tiernan

Doctoral

Concussion in sport is very common and often the injury is undetectable using CT and MRI scans. In addition, approximately 50% of concussions areunreported.The project initially investigated the suitability of a skin patch sensor and a head-band sensorfor the measurement of head impacts in unhelmeted sports. It was found that both were unsuitable due to large angular accelerationerrors. Thestudy then collaborated withCAMLab at Stanford University and 25 Mixed Martial Arts (MMA) athletes were fitted CAMLab’s validated instrumented mouthguard. 451 video confirmed impacts were recorded at 19 sparring and 11 competitive MMA events. Five concussions were diagnosed during the competitive events. …

Model-Form Uncertainty Quantification In Prognosis And Fleet Management With Physics-Informed Neural Networks, Arinan De Piemonte Dourado

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Prognosis and health management play an important role in the control of costs associated with the operation of large industrial equipment. By properly comprehending hardware degradation and accurately predicting the remaining useful life of such equipment, we can significantly lower operational costs by reducing asset downtime and maintenance interventions. However, complex interactions between operational conditions and component capability make accurately modeling damage accumulation for large fleets a daunting task. Unforeseen factors such as aggressive missions introduced by operators, exposure to harsh environments, manufacturing issues, amongst many others, can lead to large discrepancies between predicted and observed useful life. Motivated by …

Implementation Of Fuzzy Logic Control Into An Equivalent Minimization Strategy For Adaptive Energy Management Of A Parallel Hybrid Electric Vehicle, Jared Alexander Diethorn

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

As government agencies continue to tighten emissions regulations due to the continued increase in greenhouse gas production, automotive industries are seeking to produce increasingly efficient vehicle technology. Electric vehicles have been introduced by the industry, showing promising signs of reducing emissions production in the automotive sector. However, many consumers may be hesitant to purchase fully electric vehicles due to several uncertainty variables including available charging stations. Hybrid electric vehicles (HEVs) have been introduced to reduce problems while improving fuel economy. HEVs have led to the demand of creating more advanced controls software to consider multiple components for propulsive power in …

Optimization Of Turbine Tilt In A Wind Farm, James Cutler, Andrew P.J. Stanley, Jared J. Thomas, Andrew Ning

Faculty Publications

Wind farm power production is significantly affected by upstream turbines creating wakes of slower wind speeds that overlap the rotor swept areas of downstream turbines. By optimizing the tilt angle of the turbines in a farm, wakes may be deflected away from downstream turbines, increasing the overall energy production. In this study, we optimized the tilt angle of turbines in a wind farm to maximize energy production. We used an analytic wake model modified for gradient-based optimization to consider wake deflection from tilt. We considered optimizing the tilt angle of each turbine assuming that it remained fixed for the lifetime …

User Guide For Dust Modeling Using Cmaq 5.3.1 And Wrf 4.2.1, Zachary D. Lawless, Ariel S. Cable, Cameron B. Van Dyke, Bradley R. Adams

Faculty Publications

Researchers at Brigham Young University (BYU) have developed a software framework for modeling dust emission and transport using the Community Multiscale Air Quality (CMAQ) modeling system in conjunction with the Weather Research and Forecasting (WRF) model and other utility programs. This framework uses meteorological data, land use data, and soil properties to predict dust concentrations for a specified area. This User Guide describes the start-to-finish process required to install and utilize relevant software to calculate and visualize dust concentrations. Note that the examples and figures provided in the guide are specific to Utah in the western United States, where this …

Harvesting Heat From Safer, Energy-Dense Slow Pyrolant Mixtures For Future Space Missions, Katerina Chagoya

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Energy sources powering space missions range from highly energetic nuclear reactions to short-lifetime and low-output batteries. The proper selection of a power system is dependent on the mission duration and destination and oftentimes energy sources that may be optimal for the former may be unsuitable for the latter. Various limitations of these power sources hinder the capacity for regular and frequent space exploration. However, the ability to harvest heat for electrical power generation would allow for long-distance and long-duration missions at a reduced cost. By employing a regulated, self-propagating, exothermic chemical reaction between solid fuel and oxidizer, we hope to …

Bibliometric Analysis Of Research Trends In Rice Straw/Husk Reinforced Polymer Composites, Deepak D Dr., Abhishek S. Madival, Anupkumar M. Bongale Dr.

Library Philosophy and Practice (e-journal)

Bibliometric research is statistical analysis of publications to identify the most influencing sources of research pertaining to a specific area of research. This paper presents an overview research on rice straw/husk (RS/RH) reinforced polymer composites by using the bibliometric indicators to establish the research framework and to identify the essential research. The relevant journals, authors, institutions and countries which have significantly contributed to research on RS/RH based composite is focused. The bibliometric data is generated through Scopus database. It is observed that the number of publications on characterization of RS/RH based composites are consistently increasing over the last few years …

On The Interaction Of Creep And High-Cycle Fatigue In Cm 247 Lc, Thomas Bouchenot

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Industrial gas turbines constitute a considerable portion of global power generation, from large engines for centralized grids, to smaller frames for decentralized demand. Power output, efficiency, and reliability are chief criteria regarding the development of next-generation turbines, whose components are expected to operate in ever harsher environments. Turbine blades are subjected to high temperatures, an array of mechanical loads, and dynamic fluid fields, all contained within a non-isothermal profile, making creep and high-cycle fatigue critical aspects of turbine blade design. Current analysis tools and methods have resulted in the development of many successful components; however, improved life prediction models with …

Development And Characterization Of Nb₃N/Al₂0₃ Superconducting Multilayers For Particle Accelerators, Chris Sundahl, Junki Makita, Paul B. Welander, Yi-Feng Su, Fumitake Kametani, Lin Xie, Huimin Zhang, Lian Li, Alex Gurevich, Chang-Beom Eom

Physics Faculty Publications

Superconducting radio-frequency (SRF) resonator cavities provide extremely high quality factors > 10¹⁰ at 1-2 GHz and 2 K in large linear accelerators of high-energy particles. The maximum accelerating field of SRF cavities is limited by penetration of vortices into the superconductor. Present state-of-the-art Nb cavities can withstand up to 50 MV/m accelerating gradients and magnetic fields of 200-240 mT which destroy the low-dissipative Meissner state. Achieving higher accelerating gradients requires superconductors with higher thermodynamic critical fields, of which Nb₃Sn has emerged as a leading material for the next generation accelerators. To overcome the problem of low vortex penetration …

Corticomuscular Adaptation To Mechanical Perturbations In A Seated Locomotor Task, Seyed Yahya Shirazi

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Cortical control during walking is most pronounced when the person is perturbed. Although seated locomotor tasks such as cycling or recumbent stepping improve walking performance, the electrocortical correlates of perturbed seated tasks have not been studied in detail. The primary purpose of this research was to quantify cortical and muscular responses to mechanical perturbations during recumbent stepping. We also aimed to quantify possible differences between young and older adults' responses to perturbed stepping. A secondary aim of this research was to determine the accuracy of electroencephalography (EEG) source imaging to interpret the electrocortical findings adequately. We hypothesized that both young …