Miehistönkuljetusajoneuvon rungon suunnittelu

Tämän diplomityön tavoitteena oli suunnitella miehistönkuljetusajoneuvon runko. Rungosta suunniteltiin mahdollisimman hyvin energiaa absorboiva. Rakenne toteutettiin kennora-kenteena. Suunnittelussa sovellettiin koneensuunnittelun periaatteiden lisäksi energiaa ab-sorboivien rakenteiden suunnittelun periaatteita. Myös valmistustekniset näkökohdat otet-tiin huomioon. Rakenteessa hyödynnettiin Ruukki Oy:n Ramor 500 suojausterästä sekä OPTIM 500 MC terästä. Lisäksi erilaisten täyteaineiden käyttöä tutkittiin. Suunnittelun työkaluna käytettiin epälineaarista elementtimenetelmää, koska energiaa ab-sorboivien rakenteiden suunnittelussa on otettava huomioon materiaalien epälineaarinen käyttäytyminen. Rakenteen suunnittelu jakaantui viiteen vaiheeseen. Aluksi rakenteeseen kohdistuvat kuormitukset laskettiin elementtimenetelmän avulla. Esisuunnittelussa lasket-tiin plastisuusteorian avulla alustavasti tarvittavat materiaalipaksuudet. Tämän jälkeen ra-kenteen ydingeometria optimoitiin mahdollisimman hyvin energiaa absorboivaksi. Opti-moinnissa hyödynnettiin elementtimenetelmää. Seuraavassa vaiheessa varmistettiin raken-teen globaalit ominaisuudet. Lopuksi rakenteen kestävyyttä tarkasteltiin elementtimene-telmällä. Runko ei mallien mukaan kestänyt siltä vaadittuja kuormitustapauksia. Mallin kaikki ole-tukset pidettiin varmalla puolella. Reunaehdot oletettiin todellisuutta jäykemmiksi. Myös-kään materiaalin venymänopeudesta johtuvaa lujittumista ei otettu huomioon. Koska mii-naräjähdys on monimutkainen tapahtuma, rungon todellinen kestävyys joudutaan ar-viomaan räjähdystesteillä. Elementtimallien perusteella voidaan kuitenkin sanoa, että ener-giaa absorboiva ajoneuvon runko on mahdollista toteuttaa kennorakenteena. Lisäksi voi-daan todeta, että elementtimenetelmää sopii työvälineeksi tämän tyyppisten rakenteiden suunnitteluun.

Erkki Salmenhaaran elektroakustiset teokset ja 1960-luvun säveltäjäkuva

Johdanto ; Soitinkokeita ; Kohinakenttä ; Äänisuunnittelua ; Information explosion - poikkialaisen projektin esittely ; Information explosionin kollaasityylistä ; Elektroakustisten teosten unohdus ja säveltäjäkuva.

Non-Markovian dynamics and quantum information probes

This Thesis discusses the phenomenology of the dynamics of open quantum systems marked by non-Markovian memory effects. Non-Markovian open quantum systems are the focal point of a flurry of recent research aiming to answer, e.g., the following questions: What is the characteristic trait of non-Markovian dynamical processes that discriminates it from forgetful Markovian dynamics? What is the microscopic origin of memory in quantum dynamics, and how can it be controlled? Does the existence of memory effects open new avenues and enable accomplishments that cannot be achieved with Markovian processes? These questions are addressed in the publications forming the core of this Thesis with case studies of both prototypical and more exotic models of open quantum systems. In the first part of the Thesis several ways of characterizing and quantifying non-Markovian phenomena are introduced. Their differences are then explored using a driven, dissipative qubit model. The second part of the Thesis focuses on the dynamics of a purely dephasing qubit model, which is used to unveil the origin of non-Markovianity for a wide class of dynamical models. The emergence of memory is shown to be strongly intertwined with the structure of the spectral density function, as further demonstrated in a physical realization of the dephasing model using ultracold quantum gases. Finally, as an application of memory effects, it is shown that non- Markovian dynamical processes facilitate a novel phenomenon of timeinvariant discord, where the total quantum correlations of a system are frozen to their initial value. Non-Markovianity can also be exploited in the detection of phase transitions using quantum information probes, as shown using the physically interesting models of the Ising chain in a transverse field and a Coulomb chain undergoing a structural phase transition.

Safety study of hydrogen peroxide direct synthesis

Kandidaatintyön johdantokappaleessa esitellään vetyperoksidi ja mihin sitä käytetään teollisuudessa. Työssä vertaillaan antrakinoniprosessia ja suoraa prosessia sekä selvitetään nykyisin enemmän vetyperoksidituotantoon käytetyn antrakinoniprosessin ongelmakohdat ja osoitetaan, miksi suora synteesi vetyperoksidin tuotannossa olisi parempi vaihtoehto. Kandidaatintyön käsittelee suurilta osin turvallisuusongelmia, joita esiintyy suoran synteesin yhteydessä. Kirjallisuudesta on etsitty ratkaisuja näihin ongelmiin, kuten membraaniprosessin käyttöä räjähdysvaaran välttämiseksi. Pienemmän reaktorin eli ns. mikroreaktorin käyttö tuo mukanaan monia etuja vetyperoksidin tuotantoon. Tällöin prosessi on turvallisempi ja sitä on helpompi hallita. Mikroreaktorissa voidaan käyttää korkeampia lämpötiloja ja paineita kuin makroreaktorilla ilman, että räjähdysvaara prosessissa kasvaisi. Mikroreaktorin sisällä olevat mikrokanavat luovat turvallisen ympäristön synteesille. Aspen plus – simulointiohjelmalla mallinnettiin ja simulointiin suoran prosessin kriittisiä virtoja mikroreaktorissa. Tarkoituksena oli löytää virrat, joissa kulkee mahdollisesti räjähtävä kaasuseos. Kaasumaiset prosessivirrat ovat kriittisimmät vetyperoksidin suorassa synteesissä, koska ne aiheuttavat todennäköisemmin räjähdyksen kuin nestemäiset prosessivirrat. Kaikkein eniten prosessiturvallisuutta uhkaavat ainevirrat ennen ja jälkeen mikroreaktoria.

Permuurahaishapon valmistaminen mikroreaktorissa

Kandidaatintyön teoriaosassa perehdytään mikroreaktoreihin sekä niiden etuihin ja haasteisiin. Lisäksi esitellään lyhyesti, kuinka sekoitus näissä reaktoreissa voidaan järjestää erilaisten sekoituselementtien avulla sekä uusien ainetta lisäävien valmistusmenetelmien tarjoamat mahdollisuudet reaktorien valmistukselle. Mikroreaktorien edut liittyvät pääasiassa prosessin helpompaan hallittavuuteen, mikä johtaa mm. turvallisuuden lisääntymiseen ja energiasäästöihin. Lisäksi esitellään kokeellisessa osassa lähtöaineina käytettävät vetyperoksidi ja muurahaishappo, sekä tuotteena syntyvä permuurahaishappo ja sen käyttökohteita. Permuurahaishappoa käytetään mm. desinfiointiaineiden yhtenä komponenttina. Sitä voidaan käyttää myös paperikoneen vesikierron bakteerien tappamiseen. Epästabiiliutensa vuoksi permuurahaishappo voi räjähtää jopa huoneenlämmössä, mikä aiheuttaa merkittävän riskin sen varastoinnille ja kuljetukselle. Tästä syystä työssä tutkittu menetelmä permuurahaishapon valmistamiseksi mikroreaktorissa tarjoaa hyvän vaihtoehdon permuurahaishapon tuottamiseksi suoraan tarpeeseen. Kokeellisessa osassa permuurahaishappoa valmistettiin muurahaishaposta ja vetyperoksidista käyttäen rikkihappoa katalyyttinä reaktion nopeuttamiseksi. Lämpötilan ja viipymäajan vaikutusta tutkittiin permuurahaishapon muodostumiseen. Molempien nosto vaikutti edullisesti permuurahaishapon saantoon, mutta lämpötilan nosto lisää samalla räjähdysriskiä. Mikroreaktorissa lämpötilan nosto on kuitenkin suhteessa turvallisempaa makroreaktoriin verrattuna.

Scheduling dynamic dataflow graphs with model checking

With the shift towards many-core computer architectures, dataflow programming has been proposed as one potential solution for producing software that scales to a varying number of processor cores. Programming for parallel architectures is considered difficult as the current popular programming languages are inherently sequential and introducing parallelism is typically up to the programmer. Dataflow, however, is inherently parallel, describing an application as a directed graph, where nodes represent calculations and edges represent a data dependency in form of a queue. These queues are the only allowed communication between the nodes, making the dependencies between the nodes explicit and thereby also the parallelism. Once a node have the su cient inputs available, the node can, independently of any other node, perform calculations, consume inputs, and produce outputs. Data ow models have existed for several decades and have become popular for describing signal processing applications as the graph representation is a very natural representation within this eld. Digital lters are typically described with boxes and arrows also in textbooks. Data ow is also becoming more interesting in other domains, and in principle, any application working on an information stream ts the dataflow paradigm. Such applications are, among others, network protocols, cryptography, and multimedia applications. As an example, the MPEG group standardized a dataflow language called RVC-CAL to be use within reconfigurable video coding. Describing a video coder as a data ow network instead of with conventional programming languages, makes the coder more readable as it describes how the video dataflows through the different coding tools. While dataflow provides an intuitive representation for many applications, it also introduces some new problems that need to be solved in order for data ow to be more widely used. The explicit parallelism of a dataflow program is descriptive and enables an improved utilization of available processing units, however, the independent nodes also implies that some kind of scheduling is required. The need for efficient scheduling becomes even more evident when the number of nodes is larger than the number of processing units and several nodes are running concurrently on one processor core. There exist several data ow models of computation, with different trade-offs between expressiveness and analyzability. These vary from rather restricted but statically schedulable, with minimal scheduling overhead, to dynamic where each ring requires a ring rule to evaluated. The model used in this work, namely RVC-CAL, is a very expressive language, and in the general case it requires dynamic scheduling, however, the strong encapsulation of dataflow nodes enables analysis and the scheduling overhead can be reduced by using quasi-static, or piecewise static, scheduling techniques. The scheduling problem is concerned with nding the few scheduling decisions that must be run-time, while most decisions are pre-calculated. The result is then an, as small as possible, set of static schedules that are dynamically scheduled. To identify these dynamic decisions and to find the concrete schedules, this thesis shows how quasi-static scheduling can be represented as a model checking problem. This involves identifying the relevant information to generate a minimal but complete model to be used for model checking. The model must describe everything that may affect scheduling of the application while omitting everything else in order to avoid state space explosion. This kind of simplification is necessary to make the state space analysis feasible. For the model checker to nd the actual schedules, a set of scheduling strategies are de ned which are able to produce quasi-static schedulers for a wide range of applications. The results of this work show that actor composition with quasi-static scheduling can be used to transform data ow programs to t many different computer architecture with different type and number of cores. This in turn, enables dataflow to provide a more platform independent representation as one application can be fitted to a specific processor architecture without changing the actual program representation. Instead, the program representation is in the context of design space exploration optimized by the development tools to fit the target platform. This work focuses on representing the dataflow scheduling problem as a model checking problem and is implemented as part of a compiler infrastructure. The thesis also presents experimental results as evidence of the usefulness of the approach.

Kunnossapidon työlupakäytäntöjen parantaminen mobiilijärjestelmän avulla

Viranomaisvaatimuksen mukaan ydinvoimalaitoksen toiminnan perustana tulee olla johtamisjärjestelmä, joka kattaa organisaation rakenteen ja prosessit, henkilöstön vastuut ja valtuudet sekä päätöksentekomenettelyt. Sen tulee myös tukea hyvää turvallisuuskulttuuria ja varmistaa että ydin- ja säteilyturvallisuuteen liittyvät vaatimukset täyttyvät kaikessa toiminnassa. Loviisan voimalaitoksen johtamisjärjestelmä ohjaa voimalaitoksen käyttötoimintaa ja se on kuvattuna voimalaitosohjeistossa joka käsittää voimalaitoksen politiikat, laadunvarmistuskäsikirjat sekä erilaiset ohjeet. Loviisan voimalaitoksen toimintaa seurataan ja arvioidaan säännöllisesti mm. auditoinneilla. Seurannan ja arvioinnin tarkoituksena on tunnistaa johtamisjärjestelmän mahdolliset kehittämisalueet ja varmistaa täyttääkö toiminta sille asetetut vaatimukset. Tämä opinnäyte pohjautuu sisäisessä auditoinnissa havaittuun puutteeseen voimalaitoksen työlupakäytännöissä. Työssä toteutettiin mobiilijärjestelmä, jonka tarkoituksena on parantaa kunnossapitotöihin liittyvien työlupien jälkiseurantaa. Tällaisia työlupaa vaativia töitä ovat mm. tuli- ja säteilytyöt, joiden suorittamiseen liittyy riskejä kuten palo- ja räjähdysvaara tai tarpeeton altistuminen säteilylle. Mobiilijärjestelmä toteutettiin monikansallisena projektina osana laajempaa Loviisan voimalaitoksen laitostietojärjestelmän uusintaprojektia.

Räjähdyshitsausliitoksen tutkiminen

Työn taustalla on varioitunut sekaliitos Baltic Workboats AS:n aluksessa. Baltic Workboats AS käyttää aluksissaan terästä ja alumiinia, joiden liittäminen keskenään sulahitsauksella on todella hankalaa mm. materiaalien hyvin erilaisten ominaisuuksien vuoksi. Ratkaisuna teräksen ja alumiinin sovittamiseen keskenään yritys käyttää räjähdyshitsattua triplate-tankoa, mikä mahdollistaa sulahitsausprosessien käyttämisen toimien ”siltana” erimateriaalien välillä. Kandidaatintyön tavoitteena on selvittää käytetyn sekaliitoksen hajoamiseen johtaneet virheet, onko hajoamiseen johtanut virhe tapahtunut varsinaisessa räjähdyshitsausvaiheessa, vai onko sekaliitos vaurioitunut jälkeenpäin suoritetun sulahitsausvaiheen ”liian” suuresta lämmöntuonnista. Työ on rajattu käsittelemään räjähdyshitsauksen teoriaa ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Työssä syvennytään tarkastelemaan vioittunutta liitosta, ja siihen liittyviä hieiden mikro- ja makrokuvia, sekä kovuuskokeita.

Near-infraread observation of supernovae with the Nordic Optical Telescope (NOT)

Supernova (SN) is an explosion of a star at the end of its lifetime. SNe are classified to two types, namely type I and II through the optical spectra. They have been categorised based on their explosion mechanism, to core collapse supernovae (CCSNe) and thermonuclear supernovae. The CCSNe group which includes types IIP, IIn, IIL, IIb, Ib, and Ic are produced when a massive star with initial mass more than 8 M⊙ explodes due to a collapse of its iron core. On the other hand, thermonuclear SNe originate from white dwarfs (WDs) made of carbon and oxygen, in a binary system. Infrared astronomy covers observations of astronomical objects in infrared radiation. The infrared sky is not completely dark and it is variable. Observations of SNe in the infrared give different information than optical observations. Data reduction is required to correct raw data from for example unusable pixels and sky background. In this project, the NOTCam package in the IRAF was used for the data reduction. For measuring magnitudes of SNe, the aperture photometry method with the Gaia program was used. In this Master’s thesis, near-infrared (NIR) observations of three supernovae of type IIn (namely LSQ13zm, SN 2009ip and SN2011jb), one type IIb (SN2012ey), in addition to one type Ic (SN2012ej) and type IIP (SN 2013gd) are studied with emphasis on luminosity and colour evolution. All observations were done with the Nordic Optical Telescope (NOT). Here, we used the classification by Mattila & Meikle (2001) [76], where the SNe are differentiated by the infrared light curves into two groups, namely ’ordinary’ and ’slowly declining’. The light curves and colour evolution of these supernovae were obtained in J, H and Ks bands. In this study, our data, combined with other observations, provide evidence to categorize LSQ13zm, SN 2012ej and SN 2012ey as being part of the ordinary type. We found interesting NIR behaviour of SN 2011jb, which lead it to be classified as a slowly declining type.

Beyond the Cosmological Principle

Simplifying the Einstein field equation by assuming the cosmological principle yields a set of differential equations which governs the dynamics of the universe as described in the cosmological standard model. The cosmological principle assumes the space appears the same everywhere and in every direction and moreover, the principle has earned its position as a fundamental assumption in cosmology by being compatible with the observations of the 20th century. It was not until the current century when observations in cosmological scales showed significant deviation from isotropy and homogeneity implying the violation of the principle. Among these observations are the inconsistency between local and non-local Hubble parameter evaluations, baryon acoustic features of the Lyman-α forest and the anomalies of the cosmic microwave background radiation. As a consequence, cosmological models beyond the cosmological principle have been studied vastly; after all, the principle is a hypothesis and as such should frequently be tested as any other assumption in physics. In this thesis, the effects of inhomogeneity and anisotropy, arising as a consequence of discarding the cosmological principle, is investigated. The geometry and matter content of the universe becomes more cumbersome and the resulting effects on the Einstein field equation is introduced. The cosmological standard model and its issues, both fundamental and observational are presented. Particular interest is given to the local Hubble parameter, supernova explosion, baryon acoustic oscillation, and cosmic microwave background observations and the cosmological constant problems. Explored and proposed resolutions emerging by violating the cosmological principle are reviewed. This thesis is concluded by a summary and outlook of the included research papers.