Simulating Fluid Flow in a Compressed Valve

The objective of the work is to study fluid flow behavior through a pinch valve and to estimate the flow coefficient (KV ) at different opening positions of the valve. The flow inside a compressed valve is more complex than in a straight pipe, and it is one of main topics of interest for engineers in process industry. In the present work, we have numerically simulated compressed valve flow at different opening positions. In order to simulate the flow through pinch valve, several models of the elastomeric valve tube (pinch valve tube) at different opening positions were constructed in 2D-axisymmetric and 3D geometries. The numerical simulations were performed with the CFD packages; ANSYS FLUENT and ANSYS CFX by using parallel computing. The distributions of static pressure, velocity and turbulent kinetic energy have been studied at different opening positions of the valve in both 2D-axisymmetric and 3D experiments. The flow coefficient (KV ) values have been measured at different valve openings and are compared between 2D-axisymmetric and 3D simulation results.

The Use of Radiostereometric Analysis in Fractures of the Distal Radius: From Phantom Models to Clinical Application

Radiostereometric analysis (RSA) is a highly accurate method for the measurement of in vivo micromotion of orthopaedic implants. Validation of the RSA method is a prerequisite for performing clinical RSA studies. Only a limited number of studies have utilised the RSA method in the evaluation of migration and inducible micromotion during fracture healing. Volar plate fixation of distal radial fractures has increased in popularity. There is still very little prospective randomised evidence supporting the use of these implants over other treatments. The aim of this study was to investigate the precision, accuracy, and feasibility of using RSA in the evaluation of healing in distal radius fractures treated with a volar fixed-angle plate. A physical phantom model was used to validate the RSA method for simple distal radius fractures. A computer simulation model was then used to validate the RSA method for more complex interfragmentary motion in intra-articular fractures. A separate pre-clinical investigation was performed in order to evaluate the possibility of using novel resorbable markers for RSA. Based on the validation studies, a prospective RSA cohort study of fifteen patients with plated AO type-C distal radius fractures with a 1-year follow-up was performed. RSA was shown to be highly accurate and precise in the measurement of fracture micromotion using both physical and computer simulated models of distal radius fractures. Resorbable RSA markers demonstrated potential for use in RSA. The RSA method was found to have a high clinical precision. The fractures underwent significant translational and rotational migration during the first two weeks after surgery, but not thereafter. Maximal grip caused significant translational and rotational interfragmentary micromotion. This inducible micromotion was detectable up to eighteen weeks, even after the achievement of radiographic union. The application of RSA in the measurement of fracture fragment migration and inducible interfragmentary micromotion in AO type-C distal radius fractures is feasible but technically demanding. RSA may be a unique tool in defining the progress of fracture union.

Roal Oy:n käyttöhyödykejärjestelmän arviointi, optimointi ja raportointi

Prosessiteollisuudessa tarvitaan usein erilaisia apujärjestelmiä pääprosessin tueksi. Tyypillisiä tällaisia järjestelmiä ovat jäähdytys-, höyry- ja ilmajärjestelmät. Hyödykejärjestelmien kehitys jää helposti pääprosessin varjoon, joka usein johtaa tarpeettoman suuriin hyödykekustannuksiin ja järjestelmien teknisen tilan laskuun. Työn kirjallisuusosassa käsitellään Roal Oy:n fermentointiprosessin kannalta olennaisimpia hyödykevaatimuksia, niiden laskennallista ilmaisua ja vuorovaikutuksia sekä PINCH-menetelmää lämpöenergian hyötykäyttöön. Jäähdytysjärjestelmän osalta käydään läpi merkittävimmät laitetekniset ratkaisut, jäähdytystorni ja lämpöpumppu, toimintaperiaatteineen sekä luonnonvesien käyttö jäähdytykseen. Työn soveltavassa osassa seurattiin Aspergillus, Trichoderma ja Bacillus fermentointeja, joiden pohjalta luotiin kasvatuskohtainen empiirinen malli jäähdytystarpeen arviointiin perustuen sekoitustehoon, kasvatuksen hiilidioksidituottoon ja haihtumisen vaikutukseen. Kasvatuksien aikana seurattiin myös tilavuusperusteista lämmönsiirtokerrointa. Mitattujen lämmönsiirtokertoimien perustella laskettiin ominaislämmöntuottoon perustuva maksimilämpötila käytettävälle jäähdytysvedelle ja fermentorien maksimitilavuudet tunnetuilla kasvatusparametreilla eri lämpöisille jäähdytysvesille. Soveltavassa osassa käydään myös läpi Roalin höyry- ja kuumavesikulutukset ja tärkeimmät käyttökohteet. Mittaustulosten ja mallien perusteella on tehtiin kehitysehdotukset hyödykejärjestelmän optimoimiseksi.

Siirtomaasodasta sisäisen turvallisuuden operaatioon : Sir Robert Thompsonin periaatteet Britannian operaatioissa Malaijilla ja Pohjois-Irlannissa

Sir Robert Thompson määritti vuonna 1966 julkaistussa kirjassaan Defeating Communist Insurgency viisi vastakumoukselliselle sodankäynnille keskeistä periaatetta, jotka ovat: - Hallituksella tulee olla selkeä poliittinen tavoite. - Hallituksen täytyy toimia lainmukaisesti. - Hallituksella pitää olla kaikille toimijoilleen yhteinen yleissuunnitelma ja suunnittelu. - Hallituksen tulee asettaa painopiste poliittisen kumouksellisuuden, ei sissien voittamiseen. - Kumouksellisen sodan ollessa sissisodan vaiheessa, hallituksen tulee turvata ensimmäisenä omat tukialueensa Thompsonin periaatteet pohjautuvat hänen kokemuksiinsa Malaijin kriisin aikana 1948 – 60 ja ne siirtyivät osaksi ensimmäisiä brittiläisiä vastakumouksellisen sodankäynnin ohjesääntöjä, jotka julkaistiin vuonna 1969. Samana vuonna alkoi Pohjois-Irlannin konflikti (1969 – 98). Tutkimuksen tavoitteena on selvittää miten Thompsonin periaatteita toteutettiin ne pääosin synnyttäneessä Malaijin kriisissä ja Pohjois-Irlannin konfliktissa. Tutkimuskysymyksiä ovat: Mitä Thompsonin periaatteet tarkoittavat ja miten ne ovat ilmenneet brittiläisessä ohjesääntökirjallisuudessa? Mikä periaatteiden toteutuksessa yhdisti Malaijin ja Pohjois-Irlannin konflikteja? Mitä eroja periaatteiden toteuttamisessa oli konfliktien välillä? Mitkä tekijät aiheuttivat keskeiset erot periaatteiden toteuttamisessa konfliktien välillä?Tutkimuksen käytetty lähdemateriaali koostuu täysin laadullisesta aineistosta. Tutkimusmenetelmänä on käytetty laadullista, teorialähtöistä sisällönanalyysiä Eri lähteitä vertailemalla tehtyä analyysiä on ohjannut Thompsonin määrittämien periaatteiden kehys. Malaijin ja Pohjois-Irlannin konflikteista saatua analysoitua tietoa on verrattu keskenään käyttäen teoriakehystä, ja näin on pyritty löytämään yhtäläisyyksiä ja eroja Thompsonin periaatteiden toteuttamisessa konfliktien välillä. Tutkimuksen kannalta keskeisiä lähdeteoksia ovat: Sir Robert Thompson: Defeating Communist Insurgency, David McKittrick ja David McVea: Making Sense of the Troubles, Magne Haugseng: The Tightening Grip: Northern Ireland – The Military and 35 Years of Terror. Tutkimuksen kannalta keskeisiä lähdeasiakirjoja ovat Britannian asevoimien Pohjois-Irlannin konfliktista kirjoittama tutkimusraportti Operation Banner - An Analysis of Military Operations in Northern Ireland ja Riley Sunderlandin RAND-tutkimuslaitokselle vuonna 1964 laatimat Malaiji-raportit. Keskeisin ohjesääntölähde oli Britannian asevoimien vuosina 1969 – 70 julkaisema kolmiosainen vastakumouksellisen sodankäynnin ohjesääntö Land Operations Volume III Counter Revolutionary Operations. Tutkimuksessa havaittiin, että Britannian hallituksella oli molemmissa operaatioissa selkeät tavoitteet. Molemmissa operaatioissa hätätilavaltuudet laadittiin mahdollistamaan asevoimille ja poliisille laajat toimivaltuudet. Tästä huolimatta molemmissa operaatioissa tapahtui turvallisuusjoukkojen väärinkäytöksiä. Pohjois-Irlannin väärinkäytöksiä on tuotu selkeämmin esille PIRA:n propagandan ja tiedotusvälineiden läsnäolon takia. Kummassakaan operaatiossa ei ole ollut yhtä selkeää suunnitelmaa, vaan sarja erilaisia suunnitelmia. Malaijilla kaikkien toimijoiden yhteinen suunnittelu toimi koska sitä varten luotiin organisaatiorakenne. Pohjois-Irlannissa yhteisen suunnittelun periaatetta ei toteutettu poliitikkojen haluttomuuden takia. Sekä Malaijilla että Pohjois-Irlannissa toiminnan kohdentaminen kumouksellisuuteen toteutettiin häiritsemällä kumouksellisen vastustajan huoltoa. Malaijilla kumouksellisuuden oikeutusta heikennettiin myös muilla keinoilla kuten yhteiskunnallisia oloja kehittämällä sekä käynnistämällä Malaijin itsenäistymiskehitys. Kummassakaan operaatiossa hallituksen tukialueet eivät olleet vakavasti uhattuna. Keskeinen erottava tekijä operaatioiden välillä johtui tapahtumapaikasta ja – ajasta. Vastustajana PIRA oli kehittyneempi ja se kykeni muuttamaan toimintaansa vastaamaan muutoksia turvallisuusjoukkojen toiminnassa.

Numerical simulation of rotor-stator interaction and tip clearance flow in centrifugal compressors

The effect of the tip clearance and vaneless diffuser width on the stage performance and flow fields of a centrifugal compressor were studied numerically and results were compared to the experimental measurements. The diffuser width was changed by moving the shroud side of the diffuser axially and six tip clearances size from 0.5 to 3 mm were studied. Moreover, the effects of rotor-stator interaction on the diffuser and impeller flow fields and performance were studied. Also transient simulations were carried out in order to investigate the influence of the interaction on the impeller and diffuser performance parameters. It was seen that pinch could improve the performance and it help to get more uniform flow at exit and less back flow from diffuser to the impeller.

Production of magnesium carbonates from serpentinites for CO2 mineral sequestration : optimisation towards industrial application

Global warming is one of the most alarming problems of this century. Initial scepticism concerning its validity is currently dwarfed by the intensification of extreme weather events whilst the gradual arising level of anthropogenic CO2 is pointed out as its main driver. Most of the greenhouse gas (GHG) emissions come from large point sources (heat and power production and industrial processes) and the continued use of fossil fuels requires quick and effective measures to meet the world’s energy demand whilst (at least) stabilizing CO2 atmospheric levels. The framework known as Carbon Capture and Storage (CCS) – or Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) – comprises a portfolio of technologies applicable to large‐scale GHG sources for preventing CO2 from entering the atmosphere. Amongst them, CO2 capture and mineralisation (CCM) presents the highest potential for CO2 sequestration as the predicted carbon storage capacity (as mineral carbonates) far exceeds the estimated levels of the worldwide identified fossil fuel reserves. The work presented in this thesis aims at taking a step forward to the deployment of an energy/cost effective process for simultaneous capture and storage of CO2 in the form of thermodynamically stable and environmentally friendly solid carbonates. R&D work on the process considered here began in 2007 at Åbo Akademi University in Finland. It involves the processing of magnesium silicate minerals with recyclable ammonium salts for extraction of magnesium at ambient pressure and 400‐440⁰C, followed by aqueous precipitation of magnesium in the form of hydroxide, Mg(OH)2, and finally Mg(OH)2 carbonation in a pressurised fluidized bed reactor at ~510⁰C and ~20 bar PCO2 to produce high purity MgCO3. Rock material taken from the Hitura nickel mine, Finland, and serpentinite collected from Bragança, Portugal, were tested for magnesium extraction with both ammonium sulphate and bisulphate (AS and ABS) for determination of optimal operation parameters, primarily: reaction time, reactor type and presence of moisture. Typical efficiencies range from 50 to 80% of magnesium extraction at 350‐450⁰C. In general ABS performs better than AS showing comparable efficiencies at lower temperature and reaction times. The best experimental results so far obtained include 80% magnesium extraction with ABS at 450⁰C in a laboratory scale rotary kiln and 70% Mg(OH)2 carbonation in the PFB at 500⁰C, 20 bar CO2 pressure for 15 minutes. The extraction reaction with ammonium salts is not at all selective towards magnesium. Other elements like iron, nickel, chromium, copper, etc., are also co‐extracted. Their separation, recovery and valorisation are addressed as well and found to be of great importance. The assessment of the exergetic performance of the process was carried out using Aspen Plus® software and pinch analysis technology. The choice of fluxing agent and its recovery method have a decisive sway in the performance of the process: AS is recovered by crystallisation and in general the whole process requires more exergy (2.48–5.09 GJ/tCO2sequestered) than ABS (2.48–4.47 GJ/tCO2sequestered) when ABS is recovered by thermal decomposition. However, the corrosive nature of molten ABS and operational problems inherent to thermal regeneration of ABS prohibit this route. Regeneration of ABS through addition of H2SO4 to AS (followed by crystallisation) results in an overall negative exergy balance (mainly at the expense of low grade heat) but will flood the system with sulphates. Although the ÅA route is still energy intensive, its performance is comparable to conventional CO2 capture methods using alkanolamine solvents. An energy‐neutral process is dependent on the availability and quality of nearby waste heat and economic viability might be achieved with: magnesium extraction and carbonation levels ≥ 90%, the processing of CO2‐containing flue gases (eliminating the expensive capture step) and production of marketable products.

Secular Possession: Cinematic Iconography of Addiction

Addiction, and the experience of being addicted, is notoriously difficult to describe verbally and explain rationally. Would multifaceted and multisensory cinematic images work better in making addiction understandable? This study enquires how cinematic expression can render visible the experience of being addicted which is invisible as such. The basic data consists of circa 50 mainly North American and European fiction films from the early 1900s to the early 2000s that deal with addictive disorders as defined in the psychiatric DSM-V classification (substance dependence- and gambling disorders). The study develops an approach for analyzing and interpreting a large volume of digital film data: digital cinematic iconography is a framework to study the multifaceted cinematic images by processing and viewing them in the “digital image-laboratory” of the computer. Images are cut and classified by editing software and algorithmic sorting. The approach draws on early 1900s German art historian Aby Waburg’s image research and media archaeology, that are connected to film studies inspired by the phenomenology of the body and Gilles Deleuze’s film-philosophy. The first main chapter, “Montage”, analyses montage, gestural and postural images, and colors in addiction films. The second main chapter, “Thingness”, focuses on the close-ups of material objects and faces, and their relation to the theme of spirituality in cinema and art history, The study argues that the cinema engages the spectator to "feel" what addiction is through everyday experience and art historical imagery. There is a particular, historically transmitted cinematic iconography of addiction that is profane, material, thing-centered, abject, and repetitive. The experience of being addicted is visualized through montages of images characterized by dark and earthy colors, horizontal compositions and downward- directed movements. This is very profane and secular imagery that, however, circulates image-historical traces of Christian iconography, such as that of being in the grip of an unknown power.