Numerical and ExperimentalModelling of Gas Flow and Heat Transfer in the Air Gap of An Electric Machine

This work deals with the cooling of high-speed electric machines, such as motors and generators, through an air gap. It consists of numerical and experimental modelling of gas flow and heat transfer in an annular channel. Velocity and temperature profiles are modelled in the air gap of a high-speed testmachine. Local and mean heat transfer coefficients and total friction coefficients are attained for a smooth rotor-stator combination at a large velocity range. The aim is to solve the heat transfer numerically and experimentally. The FINFLO software, developed at Helsinki University of Technology, has been used in the flow solution, and the commercial IGG and Field view programs for the grid generation and post processing. The annular channel is discretized as a sector mesh. Calculation is performed with constant mass flow rate on six rotational speeds. The effect of turbulence is calculated using three turbulence models. The friction coefficient and velocity factor are attained via total friction power. The first part of experimental section consists of finding the proper sensors and calibrating them in a straight pipe. After preliminary tests, a RdF-sensor is glued on the walls of stator and rotor surfaces. Telemetry is needed to be able to measure the heat transfer coefficients at the rotor. The mean heat transfer coefficients are measured in a test machine on four cooling air mass flow rates at a wide Couette Reynolds number range. The calculated values concerning the friction and heat transfer coefficients are compared with measured and semi-empirical data. Heat is transferred from the hotter stator and rotor surfaces to the coolerair flow in the air gap, not from the rotor to the stator via the air gap, althought the stator temperature is lower than the rotor temperature. The calculatedfriction coefficients fits well with the semi-empirical equations and precedingmeasurements. On constant mass flow rate the rotor heat transfer coefficient attains a saturation point at a higher rotational speed, while the heat transfer coefficient of the stator grows uniformly. The magnitudes of the heat transfer coefficients are almost constant with different turbulence models. The calibrationof sensors in a straight pipe is only an advisory step in the selection process. Telemetry is tested in the pipe conditions and compared to the same measurements with a plain sensor. The magnitudes of the measured data and the data from the semi-empirical equation are higher for the heat transfer coefficients than thenumerical data considered on the velocity range. Friction and heat transfer coefficients are presented in a large velocity range in the report. The goals are reached acceptably using numerical and experimental research. The next challenge is to achieve results for grooved stator-rotor combinations. The work contains also results for an air gap with a grooved stator with 36 slots. The velocity field by the numerical method does not match in every respect the estimated flow mode. The absence of secondary Taylor vortices is evident when using time averagednumerical simulation.

Kylmämuovattujen putkipalkkien X-liitosten äärikestävyyden ja jäykkyyden määrittäminen sekä materiaalimallin kehittäminen

Työssä on tutkittu elementtimenetelmän avulla kylmämuovattujen nelikulmaisten putkipalkkien materiaalimallin kehittämistä ja putkipalkkien X-liitosten jäykkyyden ja äärikestävyyden määrittämistä. Työn tavoitteena on tutkia kylmämuovauksen vaikutuksia putkipalkkiprofiilin materiaaliominaisuuksiin materiaalikokeiden ja elementtianalyysien avulla sekä kehittää putkipalkille anisotrooppista materiaalimallia. Työssä määritettyjä materiaalimalleja on sovellettu X-liitosten elementtimalleihin, joiden käyttäytymistä on verrattu äärikestävyyskokeiden tuloksiin. Tutkimuksen perusteella Eurocode 3:n mitoitusohjeita voidaan turvallisesti soveltaa kylmämuovattujen putkipalkkien X-liitosten laskennassa. Työssä tehtyjen materiaalikokeiden ja elementtianalyysien perusteella materiaalin anisotrooppisuuden vaikutus liitoksen kestävyyteen on vähäistä, ja putkipalkin pituussuuntaista materiaalimallia voidaan soveltaa myös kehäsuuntaisille materiaaliominaisuuksille. Materiaalikokeiden simulointi osoittaa, että elementtimenetelmää voidaan käyttää materiaalimallin määrittämisen apuvälineenä.

Oppilaitoksen asiakaslähtöinen laatu

Tutkielman tavoitteena oli selvittää aikuisoppilaitoksen palvelun laatu opiskelijoiden keskuudessa. Tutkielma jakaantuu teoreettiseen sekä empiiriseen osuuteen ja on luonteeltaan nomoteettista tutkimusta. Tutkielman teoreettisessa osuudessa lähestytään tutkimusongelmaa kuvaamalla palvelun laadun käsitettä yleisesti sekä erikseen koulutuspalveluiden ja ammatillisen aikuiskoulutuksen palvelun laadun erityispiirteitä. Palvelun laadun muodostumista käsitellään eri laatumallien avulla. Palvelun laadun kehittämistä lähestytään julkisen sektorin ja koulutuksen laadun kehittymisen näkökulmasta. Tarkastelun kohteena ovat myös käsitteet asiakaslähtöisyys ja asiakkuus sekä laatu koulutuksen kontekstissa. Koulutuspalvelujen laadun kehittämisen lähtökohtana on johtaminen. Tutkielmassa tarkastellaan laatujohtamista ja osaamisen johtamista sekä niiden käytännön sovelluksia, erityisesti koulutuspalveluiden laadun kehittämisen näkökulmasta. Empiirisessä osuudessa selvitetään Tampereen Aikuiskoulutuskeskuksen Tietohallinto –ja yritystoiminnan toimialan opiskelijoiden käsitystä oppilaitoksen palvelun laadusta. Kyselylomake laadittiin Parasuramanin, Zeithamlin ja Berryn kymmenkohtaisen palvelun laatu-ulottuvuusluokittelun pohjalta. Tutkimusaineisto tallennettiin ja käsiteltiin SPSS For Windows –ohjelmalla. Analyysimenetelminä käytettiin yksiulotteisia jakaumia ja keskiarvoja. Tutkimustulosten perusteella oppilaitoksen palvelun laadun vahvuuksia ovat fyysinen opetusympäristö, turvallisuus ja oppilaitoksen hyvä sijainti. Eniten kehittämistä edellyttäviä alueita ovat empatia, henkilökunnan tavoitettavuus ja viestintä Tutkimustulokset antavat hyvän lähtökohdan toimenpide-ehdotuksille ja laadun edelleen kehittämiselle.

Hankintojen johtamisen riskikartoitus: Case tutkimus

Tutkielma käsittelee kohdeyrityksen hankintatoimen riskitekijöitä sekä riskienhallintaa. Tutkielmassa tehdään kohdeyritykselle riskikartoitus sekä analysoidaan tärkeimpiä riskitekijöitä ja tunnistetaan kohdeyritykselle uusia riskinäkökulmia. Tässä tutkielmassa emipiirinen osuus keskittyy kohdeyrityksen tämänhetkiseen riskienhallintaan sekä riskitekijöihin, joita yritys kohtaa. Teoreettinen osuus toimii tutkielman viitekehyksenä riskitekijöiden ja riskienhallinnan osalta sekä antaa työkalut tutkielman empiiriselle analyysille. Tutkimus on toteutettu kvalitatiivisena haastattelututkimuksena sekä analysoitu teoreettisten mallien avulla. Työssä esitetään teoreettisia riskimalleja ja työkaluja riskienhallinnalle sekä riskiprosessille. Lisäksi esitetään kohdeyrityksen riskien arviointitaulukko sekä riskikartoitustaulukot. Riskille ominaista on sen toteutumisesta aiheutuneet vahingot tai kustannukset. Hankintatoimen riskit ovat lähinnä liiketoiminnallisia riskejä, joiden taustalla nähdään aina olevan tuotto-odotuksia. Riskienhallinnalla tarkoitetaan toimia joita tehdään riskien toteutumisen todennäköisyyden minimoimiseksi sekä toteutumisesta koituvien kustannuksien ja vahinkojen minimoimiseksi.

Kuumailmapolttolaitteiston numeerinen virtausmallinnus

Tämä diplomityö perustuu Lappeenrannan teknillisen yliopiston Uusiutuvien energiajärjestelmien laboratorion koelaitteistoon, jolla tutkitaan voimakkaan savukaasunkierrätyksen ja kuumailmapolton soveltuvuutta pienen kokoluokan energiantuotantoprosesseihin. Työn teoriaosassa esitellään tavanomaisesta palamisesta eroavaa kuumailmapolttoa ja tarkastellaan sen ominaisuuksia. Myös työssä käytetyn tutkimusmenetelmän, numeerisen virtauslaskennan, periaatteita ja ominaisuuksia tarkastellaan. Työssä tutkitaan numeerisella virtausmallinnuksella kuumailmapolttolaitteiston virtauskentän käyttäytymistä, kun takaisin tulipesään kierrätettävän savukaasun määrä sekä tulipesän lämpöhäviöiden suuruus vaihtelevat. Virtauskentän tarkastelu on tärkeää, sillä palamisilman ja kierrätetyn savukaasun täytyy sekoittua kuumailmapolton aikaansaamiseksi. Työn virtausmallinnus suoritettiin Finflo-virtausratkaisijalla kaksiulotteisena palamisreaktioita mallintamatta. Vaikka työssä käytetyt mallit olivat kaksiulotteisia ja niissä käytettiin yksinkertaistuksia, virtausten käyttäytymisestä tulipesässä saatiin olennaista tietoa, jota voidaan mahdollisesti hyödyntää jatkotutkimuksissa.

The Significance of Hydrogen Bonding Interactions in the Cleavage of RNA

RNA is essential for all living organisms. It has important roles in protein synthesis, controlling gene expression as well as catalyzing biological reactions. Chemically RNA is a very stable molecule, although in biological systems many agents catalyze the cleavage of RNA, such as naturally occurring enzymes and ribozymes. Much effort has been put in the last decades in developing highly active artificial ribonucleases since such molecules could have potential in the therapeutic field and provide tools for molecular biology. Several potential catalysts have emerged, but usually detailed cleavage mechanism remains unresolved. This thesis is aimed at clarifying mechanistic details of the cleavage and isomerization of RNA by using simpler nucleoside models of RNA. The topics in the experimental part cover three different studies, one concerning the mechanism of catalysis by large ribozymes, one dealing with the reactivity of modified and unmodified RNA oligonucleotides and one showing an efficient catalysis of the cleavage and isomerization of an RNA phosphodiester bond by a dinuclear metal ion complex. A review of the literature concerning stabilization of the phosphorane intermediate of the hydrolysis and isomerization of RNA phosphodiester bond is first presented. The results obtained in the experimental work followed by mechanistic interpretations are introduced in the second part of the thesis. Especially the significance of hydrogen bonding interactions is discussed.

Use of preclinical and early clinical data for dose selection of a selective estrogen receptor modulator toremifene in treatment of breast cancer

In development of human medicines, it is important to predict early and accurately enough the disease and patient population to be treated as well as the effective and safe dose range of the studied medicine. This is pursued by using preclinical research models, clinical pharmacology and early clinical studies with small sample sizes. When successful, this enables effective development of medicines and reduces unnecessary exposure of healthy subjects and patients to ineffectice or harmfull doses of experimental compounds. Toremifene is a selective estrogen receptor modulator (SERM) used for treatment of breast cancer. Its development was initiated in 1980s when selection of treatment indications and doses were based on research in cell and animal models and on noncomparative clinical studies including small number of patients. Since the early development phase, the treatment indication, the patient population and the dose range were confirmed in large comparative clinical studies in patients. Based on the currently available large and long term clinical study data the aim of this study was to investigate how the early phase studies were able to predict the treatment indication, patient population and the dose range of the SERM. As a conclusion and based on the estrogen receptor mediated mechanism of action early studies were able to predict the treatment indication, target patient population and a dose range to be studied in confirmatory clinical studies. However, comparative clinical studies are needed to optimize dose selection of the SERM in treatment of breast cancer.

Dynamic Hedging with Credit Default Swaps: Empirical Evidence from the European Monetary Union

This thesis investigates the effectiveness of time-varying hedging during the financial crisis of 2007 and the European Debt Crisis of 2010. In addition, the seven test economies are part of the European Monetary Union and these countries are in different economical states. Time-varying hedge ratio was constructed using conditional variances and correlations, which were created by using multivariate GARCH models. Here we have used three different underlying portfolios: national equity markets, government bond markets and the combination of these two. These underlying portfolios were hedged by using credit default swaps. Empirical part includes the in-sample and out-of-sample analysis, which are constructed by using constant and dynamic models. Moreover, almost in every case dynamic models outperform the constant ones in the determination of the hedge ratio. We could not find any statistically significant evidence to support the use of asymmetric dynamic conditional correlation model. In addition, our findings are in line with prior literature and support the use of time-varying hedge ratio. Finally, we found that in some cases credit default swaps are not suitable instruments for hedging and they act more as a speculative instrument.

Generation and Characterization of Knockout Mice and Analysis of Patient Material Demonstrates a Role for Tissue Inhibitor of Metalloproteinases 4 (Timp4) in the Cardiovascular System and Tumor Metastasis

This thesis focuses on tissue inhibitor of metalloproteinases 4 (TIMP4) which is the newest member of a small gene and protein family of four closely related endogenous inhibitors of extracellular matrix (ECM) degrading enzymes. Existing data on TIMP4 suggested that it exhibits a more restricted expression pattern than the other TIMPs with high expression levels in heart, brain, ovary and skeletal muscle. These observations and the fact that the ECM is of special importance to provide the cardiovascular system with structural strength combined with elasticity and distensibility, prompted the present molecular biologic investigation on TIMP4. In the first part of the study the murine Timp4 gene was cloned and characterized in detail. The structure of murine Timp4 genomic locus resembles that in other species and of the other Timps. The highest Timp4 expression was detected in heart, ovary and brain. As the expression pattern of Timp4 gives only limited information about its role in physiology and pathology, Timp4 knockout mice were generated next. The analysis of Timp4 knockout mice revealed that Timp4 deficiency has no obvious effect on the development, growth or fertility of mice. Therefore, Timp4 deficient mice were challenged using available cardiovascular models, i.e. experimental cardiac pressure overload and myocardial infarction. In the former model, Timp4 deficiency was found to be compensated by Timp2 overexpression, whereas in the myocardial infarct model, Timp4 deficiency resulted in increased mortality due to increased susceptibility for cardiac rupture. In the wound healing model, Timp4 deficiency was shown to result in transient retardation of re-epithelialization of cutaneous wounds. Melanoma tumor growth was similar in Timp4 deficient and control mice. Despite of this, lung metastasis of melanoma cells was significantly increased in Timp4 null mice. In an attempt to translate the current findings to patient material, TIMP4 expression was studied in human specimens representing different inflammatory cardiovascular pathologies, i.e. giant cell arteritis, atherosclerotic coronary arteries and heart allografts exhibiting signs of chronic rejection. The results showed that cardiovascular expression of TIMP4 is elevated particularly in areas exhibiting inflammation. The results of the present studies suggest that TIMP4 has a special role in the regulation of tissue repair processes in the heart, and also in healing wounds and metastases. Furthermore, evidence is provided suggesting the usefulness of TIMP4 as a novel systemic marker for vascular inflammation.

Leukocyte trafficking: a special focus on VAP-1 and CLEVER-1

It is crucial that lymphocytes patrol the body against foreign intruders and that leukocytes invade inflamed tissues to ameliorate the infection or injury. The adhesion molecules in leukocytes and endothelial cells play an essential role in the immune response by directing the traffic of leukocytes. However, the same molecules that guide leukocyte traffic under physiological conditions are also involved in pathological situations, when an overly excessive or harmful inflammatory response leads to tissue destruction and organ dysfunction or tumor growth. Vascular adhesion protein-1 (VAP-1) and Common lymphatic endothelial and vascular endothelial receptor-1 (CLEVER-1) are endothelial molecules that participate in the adhesion of leukocytes to the endothelia. This study was designed to elucidate, using different inflammation models, the role of VAP-1 and CLEVER-1 in leukocyte migration to the inflamed tissue, and to evaluate the use of antibodies against these molecules as an anti-adhesive therapy. Also, the role of CLEVER-1 during tumorigenesis was studied. Blocking the function of VAP-1 with antibodies significantly decreased the accumulation of leukocytes in the inflamed tissue. Targeting CLEVER-1 prevented cell migration via lymphatic vessels, as well as leukocyte traffic during inflammation. Following the anti-CLEVER-1 antibody treatment the number of immune regulating leukocytes in tumors was reduced, which led to a decrease in tumor growth. However, the normal immune response towards immunization or bacterial infection was not compromised. Thus, VAP-1 and CLEVER-1 are both potential targets for antiinflammatory therapies for preventing the harmful accumulation of leukocytes in inflamed areas. Targeting CLEVER-1 may also inhibit tumor growth by reducing immunosuppressive leukocytes in tumors

Model-based estimation of liquid flows in the blast furnace hearth and taphole

This thesis presents a set of methods and models for estimation of iron and slag flows in the blast furnace hearth and taphole. The main focus was put on predicting taphole flow patterns and estimating the effects of various taphole conditions on the drainage behavior of the blast furnace hearth. All models were based on a general understanding of the typical tap cycle of an industrial blast furnace. Some of the models were evaluated on short-term process data from the reference furnace. A computational fluid dynamics (CFD) model was built and applied to simulate the complicated hearth flows and thus to predict the regions of the hearth exerted to erosion under various operating conditions. Key boundary variables of the CFD model were provided by a simplified drainage model based on the first principles. By examining the evolutions of liquid outflow rates measured from the furnace studied, the drainage model was improved to include the effects of taphole diameter and length. The estimated slag delays showed good agreement with the observed ones. The liquid flows in the taphole were further studied using two different models and the results of both models indicated that it is more likely that separated flow of iron and slag occurs in the taphole when the liquid outflow rates are comparable during tapping. The drainage process was simulated with an integrated model based on an overall balance analysis: The high in-furnace overpressure can compensate for the resistances induced by the liquid flows in the hearth and through the taphole. Finally, a recently developed multiphase CFD model including interfacial forces between immiscible liquids was developed and both the actual iron-slag system and a water-oil system in laboratory scale were simulated. The model was demonstrated to be a useful tool for simulating hearth flows for gaining understanding of the complex phenomena in the drainage of the blast furnace.

Rakennuksen tietomallien hyödyntämisen edellytykset rakentamisen valmistelu- ja rakennusvaiheessa

Työn tavoitteena oli tutkia, kuinka rakennuksen tietomallia voidaan hyödyntää rakennusliikkeen tuotannonsuunnittelu- ja rakennusvaiheessa sekä mitä sen hyödyntäminen edellyttää rakennuksen tietomallin informaatiosisällöltä. Tavoitteena oli myös tunnistaa tuotannonohjauksen ”pullonkauloja”, joissa kohdin toimintaa voitaisiin tietomallien avulla tehostaa. Työn teoreettisena taustana on aineettoman pääoman merkitys yrityksen kilpailuedun luojana, tietämyksen hallinta ja teknologian hyödyntäminen tietämyksen hallinnassa. Työssä tutkittiin rakennustuotannon johtamista ja tietomallintamisen hyödyntämistä rakentamisessa sekä tietomallien hyödynnettävyyden varmistamista yleisellä tasolla. Työssä tutustuttiin kohdeyritykseen tuotannonohjaukseen ja rakennusvaiheen tietomallien hyödyntämisen nykytilaan. Tuloksina voidaan todeta, että tietomallien tuotannonsuunnittelu- ja rakennusvaiheen tietomallien hyödyntämisen perusedellytys on tietomallien oikeellisuus sekä tietomallien ja perinteisten suunnitteludokumenttien yhdenmukainen tietosisältö. Tämän lisäksi tarvitaan suunnitellut toimintatavat ja toimivat tiedonjakelukanavat sekä kyky hyödyntää tieto- ja viestintäteknologiaa. Tietomallit eivät tämän tutkimuksen perusteella näytä luoneen tarvetta uudenlaisille tuotanto-organisaation roolituksille. Tietomalleilla uskotaan olevan positiivisia vaikutuksia rakennusvaiheen muutostenhallinnassa. Tuotantoorganisaation henkilöillä oli positiivisia odotuksia tietomallien hyödyntämisestä tuotannonohjauksessa. Tietomallien odotetaan tukevan erillisten suunnitelmien muodostamien kokonaisuuksien hahmottamista, rakennusvaiheen osapuolten yhteistyötä ja töiden yhteensovitusta sekä logistiikan suunnittelua ja vaikutusten havainnointia.

Kassavirtojen ennustaminen projektilähtöisessä liiketoiminnassa

Työn tavoitteena oli vastata ensisijaisesti kysymykseen, voidaanko projektiliiketoiminnan kassavirtoja ennustaa 3-15 kuukauden aikavälillä ja jos voidaan, niin miten ja millä tarkkuudella. Tutkimus toteutettiin teoriatutkimuksena aihepiiristä ja tutkimuksen pohjalta luotiin malli kassavirtojen ennustamiseen kohdeyritykselle 3-15 kuukauden aikavälille. Mallin laatimiseksi oli hyödynnettävissä viiden vuoden aineistot kohdeyrityksen kassavirroista, budjetista ja liiketoiminnan toteumatiedoista. Työn teoriaosiossa tutkittiin kirjallisuuden pohjalta projektiliiketoimintaa, budjetointia sekä kassavirtoja ja niiden ennustamista. Tämän jälkeen teorian pohjalta rakennettiin kohdeyritykselle historiatietoihin perustuva malli kassavirtojen ennustamiseksi. Mallia rakennettaessa määritettiin ensimmäiseksi merkittävimmät kassavirran komponentit, minkä jälkeen niille laadittiin ennustemenetelmät. Samalla arvioitiin millä tarkkuudella projektilähtöisen liiketoiminnan kassavirtoja pystytään ennustamaan. Tutkimuksen tuloksena oli historiatietoihin pohjautuva ennustemalli kohdeyritykselle. Mallilla tehtyjen testien pohjalta voitiin todeta, että projektilähtöisen liiketoiminnan kassavirtoja pystytään ennustamaan melko hyvällä tarkkuudella, ennustaminen ei kuitenkaan ole niin luotettavaa, kuin jos ennustettaisiin tasaisemmin kehittyvän liiketoiminnan kassavirtoja. Historiaan pohjautuvaa mallia käytettäessä pitää myös muistaa, että mikään ei takaa historian toistumista tulevaisuudessa.

Comparison of model-based above ground biomass predictions from LiDAR

In order to reduce greenhouse emissions from forest degradation and deforestation the international programme REDD (Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation) was established in 2005 by the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). This programme is aimed to financially reward to developing countries for any emissions reductions. Under this programm the project of setting up the payment system in Nepal was established. This project is aimed to engage local communities in forest monitoring. The major objective of this thesis is to compare and verify data obtained from di erect sources - remotely sensed data, namely LiDAR and field sample measurements made by two groups of researchers using two regression models - Sparse Bayesian Regression and Bayesian Regression with Orthogonal Variables.

Transient current technique simulation of semiconductor detectors

Nowadays advanced simulation technologies of semiconductor devices occupies an important place in microelectronics production process. Simulation helps to understand devices internal processes physics, detect new effects and find directions for optimization. Computer calculation reduces manufacturing costs and time. Modern simulation suits such as Silcaco TCAD allow simulating not only individual semiconductor structures, but also these structures in the circuit. For that purpose TCAD include MixedMode tool. That tool can simulate circuits using compact circuit models including semiconductor structures with their physical models. In this work, MixedMode is used for simulating transient current technique setup, which include detector and supporting electrical circuit. This technique was developed by RD39 collaboration project for investigation radiation detectors radiation hard properties.