Application of Computational Fluid Dynamics in Modeling Blood Flow in Human Thoracic Aorta

The aim of this study was to simulate blood flow in thoracic human aorta and understand the role of flow dynamics in the initialization and localization of atherosclerotic plaque in human thoracic aorta. The blood flow dynamics in idealized and realistic models of human thoracic aorta were numerically simulated in three idealized and two realistic thoracic aorta models. The idealized models of thoracic aorta were reconstructed with measurements available from literature, and the realistic models of thoracic aorta were constructed by image processing Computed Tomographic (CT) images. The CT images were made available by South Karelia Central Hospital in Lappeenranta. The reconstruction of thoracic aorta consisted of operations, such as contrast adjustment, image segmentations, and 3D surface rendering. Additional design operations were performed to make the aorta model compatible for the numerical method based computer code. The image processing and design operations were performed with specialized medical image processing software. Pulsatile pressure and velocity boundary conditions were deployed as inlet boundary conditions. The blood flow was assumed homogeneous and incompressible. The blood was assumed to be a Newtonian fluid. The simulations with idealized models of thoracic aorta were carried out with Finite Element Method based computer code, while the simulations with realistic models of thoracic aorta were carried out with Finite Volume Method based computer code. Simulations were carried out for four cardiac cycles. The distribution of flow, pressure and Wall Shear Stress (WSS) observed during the fourth cardiac cycle were extensively analyzed. The aim of carrying out the simulations with idealized model was to get an estimate of flow dynamics in a realistic aorta model. The motive behind the choice of three aorta models with distinct features was to understand the dependence of flow dynamics on aorta anatomy. Highly disturbed and nonuniform distribution of velocity and WSS was observed in aortic arch, near brachiocephalic, left common artery, and left subclavian artery. On the other hand, the WSS profiles at the roots of branches show significant differences with geometry variation of aorta and branches. The comparison of instantaneous WSS profiles revealed that the model with straight branching arteries had relatively lower WSS compared to that in the aorta model with curved branches. In addition to this, significant differences were observed in the spatial and temporal profiles of WSS, flow, and pressure. The study with idealized model was extended to study blood flow in thoracic aorta under the effects of hypertension and hypotension. One of the idealized aorta models was modified along with the boundary conditions to mimic the thoracic aorta under the effects of hypertension and hypotension. The results of simulations with realistic models extracted from CT scans demonstrated more realistic flow dynamics than that in the idealized models. During systole, the velocity in ascending aorta was skewed towards the outer wall of aortic arch. The flow develops secondary flow patterns as it moves downstream towards aortic arch. Unlike idealized models, the distribution of flow was nonplanar and heavily guided by the artery anatomy. Flow cavitation was observed in the aorta model which was imaged giving longer branches. This could not be properly observed in the model with imaging containing a shorter length for aortic branches. The flow circulation was also observed in the inner wall of the aortic arch. However, during the diastole, the flow profiles were almost flat and regular due the acceleration of flow at the inlet. The flow profiles were weakly turbulent during the flow reversal. The complex flow patterns caused a non-uniform distribution of WSS. High WSS was distributed at the junction of branches and aortic arch. Low WSS was distributed at the proximal part of the junction, while intermedium WSS was distributed in the distal part of the junction. The pulsatile nature of the inflow caused oscillating WSS at the branch entry region and inner curvature of aortic arch. Based on the WSS distribution in the realistic model, one of the aorta models was altered to induce artificial atherosclerotic plaque at the branch entry region and inner curvature of aortic arch. Atherosclerotic plaque causing 50% blockage of lumen was introduced in brachiocephalic artery, common carotid artery, left subclavian artery, and aortic arch. The aim of this part of the study was first to study the effect of stenosis on flow and WSS distribution, understand the effect of shape of atherosclerotic plaque on flow and WSS distribution, and finally to investigate the effect of lumen blockage severity on flow and WSS distributions. The results revealed that the distribution of WSS is significantly affected by plaque with mere 50% stenosis. The asymmetric shape of stenosis causes higher WSS in branching arteries than in the cases with symmetric plaque. The flow dynamics within thoracic aorta models has been extensively studied and reported here. The effects of pressure and arterial anatomy on the flow dynamic were investigated. The distribution of complex flow and WSS is correlated with the localization of atherosclerosis. With the available results we can conclude that the thoracic aorta, with complex anatomy is the most vulnerable artery for the localization and development of atherosclerosis. The flow dynamics and arterial anatomy play a role in the localization of atherosclerosis. The patient specific image based models can be used to diagnose the locations in the aorta vulnerable to the development of arterial diseases such as atherosclerosis.

Poptähden muotokuva. Myytit, arkkityypit ja Michael Jacksonin video Smooth Criminal (1988)

Tämä tutkielma käsittelee poptähti Michael Jacksonin tähtikuvaa populaarina myyttinä arkkityyppien näkökulmasta. Tutkimus käsittelee myös tähteyden historiaa ja siirtymää klassisesta Hollywood -tähteydestä postmoderniin tähteyteen. Tutkimus pyrkii selvittämään Jacksonin positiota kulttuurisella tähtikentällä ja sitä, mitä uutta rajatilasankarin, initiaation ja tricksterin arkkityypit voivat kertoa tunnetusta poptähdestä. Tutkimusaineistoksi on valittu Jacksonin Moonwalker –elokuva (1988) ja sen sisällä oleva Smooth Criminal -osio, joka sisältää juonellisen tarinan ja musiikkivideokohtauksen. Smooth Criminal -musiikkikohtaus viittaa kulta-ajan Hollywood -tähden Fred Astairen Band Wagon –musikaalin (1953) Girl Hunt Ballet -musikaalinumeroon. Tutkimuksen kulttuurihistoriallisessa osiossa tuodaan vertailuun Astairen ja Jacksonin erilaiset tähteydet, videoiden narratiivit ja sankaruudet, joita tähdet ilmentävät narratiiveissa. Arkkityyppeihin keskittyvässä osiossa sama Smooth Criminal -narratiivi luetaan uudestaan näiden kolmen arkkityypin kautta, jolloin Jacksonin tähtikuvasta avautuu uusia aspekteja. Tutkimuksen teoreettisen rungon muodostavat sveitsiläisen analyyttisen psykologian perustajan Carl Gustav Jungin teoria arkkityypeistä ja tätä teoriaa soveltava postjungilainen tutkimus. Tutkimuksen kulttuurihistoriallinen puoli pohjaa perinteiseen tähtitutkimukseen ja erityisesti Richard Dyerin sekä Edgar Morinin teoksiin. Käytän postjungilaista elokuva- ja tähtitutkimusta tutkimuksessani, joista tärkeimpiä ovat John Izodin ja Luke Hockleyn teokset. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että tähteys on kulttuurisidonnaista ja ilmentää omaa aikaansa. Astairen tähteys ja narratiivin sankaruus koostuu muutamista pelkistetyistä aspekteista. Jackson on tähtenä eräänlainen hybridisankari, jossa yhdistyvät monet vastakkaiset merkitykset. Rajatilasankarin, initiaation ja tricksterin arkkityypit ovat kaikki löydettävissä tutkinnan kohteena olevasta narratiivista. Arkkityyppien kautta voi nähdä, että Jacksonin ilmensi tähteydessään myös näitä kaikille ihmisille yhteisiä psyykkisiä sisältöjä, mikä voi osaltaan selittää hänen globaalia suosiotaan.

Median rituaalit ja moderni pyhyys : kuoliko Michael Jackson pyhän uhrikuoleman?

Kirjallisuusarvostelu

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.

Measuring the performance of corporate events : an empirical study of measuring practices in Finnish companies

Corporate events as an effective part of marketing communications strategy seem to be underestimated in Finnish companies. In the rest of the Europe and the USA, investments in events are increasing, and their share of the marketing budget is significant. The growth of the industry may be explained by the numerous advantages and opportunities that events provide for attendees, such as face-to-face marketing, enhancing corporate image, building relationships, increasing sales, and gathering information. In order to maximize these benefits and return on investment, specific measurement strategies are required, yet there seems to exist a lack of understanding of how event performance should be perceived or evaluated. To address this research gap, this research attempts to describe the perceptions of and strategies for evaluating corporate event performance in the Finnish events industry. First, corporate events are discussed in terms of definitions and characteristics, typologies, and their role in marketing communications. Second, different theories on evaluating corporate event performance are presented and analyzed. Third, a conceptual model is presented based on the literature review, which serves as a basis for the empirical research conducted as an online questionnaire. The empirical findings are to a great extent in line with the existing literature, suggesting that there remains a lack of understanding corporate event performance evaluation, and challenges arise in determining appropriate measurement procedures for it. Setting clear objectives for events is a significant aspect of the evaluation process, since the outcomes of events are usually evaluated against the preset objectives. The respondent companies utilize many of the individual techniques that were recognized in theory, such as calculating the number of sales leads and delegates. However, some of the measurement tools may require further investments and resources, thus restricting their application especially in smaller companies. In addition, there seems to be a lack of knowledge of the most appropriate methods in different contexts, which take into account the characteristics of the organizing party as well as the size and nature of the event. The lack of inhouse expertise enhances the need for third-party service-providers in solving problems of corporate event measurement.

Pienahitsien staattisen kestävyyden mitoitus perinteisesti ja eri reunaehtoihin perustuvilla parannetuilla mitoitusmalleilla

Tässä tutkimuksessa oli tavoitteena tarkastella analyyttisen laskennan keinoin pienahitsin mitoittamista ja selvittää käytännön kokeissa havaittu a-mitasta poikkeavan vauriotason sijainti poikittain kuormitetuissa pienahitseissä. Perinteinen laskentamallin tarkastelu laa-jennettiin koskemaan mielivaltaisessa kulmassa olevaa laskentatasoa ja suurimman yhdistetyn jännityksen perusteella löydettiin kriittisin leikkaus tasakylkisessä hitsissä. Lisäksi tarkasteltiin voimatasapainon huomioon ottamista mitoituksessa ja luotiin kaksi eri mallia tämän pohjalta. Kolme teoreettisesti oikeampaa mitoitusmallia täydennettiin kattamaan myös erikylkiset hitsit ja todettiin, että kaikilla mitoitusmalleilla erikylkiset hitsit ovat tilavuudeltaan optimaalisempia verrattaessa samanlujuisiin tasakylkisiin hitseihin.

Eri MAG-hitsausprosessien ja -parametrien vaikutus suurlujuusteräksestä valmistetun otsapienahitsin äärikestävyyteen, muodonmuutoskykyyn ja vauriomuotoon

Työssä tutkittiin Ruukki Oyj:n suorasammutetusta S960QC-teräksestä valmistetun kuormaakantavan levyjen ristiliitoksen pienahitsien lujuutta, muodonmuutoskykyä ja vaurioitumismekanismia laajaan kokeelliseen aineistoon perustuen. Tärkeimpänä muuttujana koematriisissa olivat eri MAG-hitsausprosessit. Perinteisen kuumakaarihitsauksen vertailukohteena oli Kemppi Oy:n uusi adaptiivinen valokaaren pituutta säätävä WiseFusion-hitsaustoiminto kuuma- ja pulssikaarihitsauksessa. Näiden kolmen hitsausprosessin rinnalla varioitiin erisuuruisia a-mittoja, eri hitsauslisäaineita ja hitsin erikylkisyyttä. Lisäksi juuritunkeuman estämisen vaikutusta hitsien käyttäytymiseen tutkittiin täydentävällä koesarjalla, jossa tunkeuman muodostuminen estettiin levyjen väliin asetetulla volframilevyllä. Työn perimmäisenä tavoitteena oli selvittää syy aiemmassa tutkimuksessa havaitulle pienahitsien vaurioitumiselle leikkautumalla sularajaa pitkin. Sularajan suhteellista pituutta saadaan kasvatettua estämällä hitsin juuritunkeuma ja absoluuttista pituutta saadaan lisää kateettipoikkeaman avulla. Lisäksi tutkimuksessa oli tarkoitus tuoda esille suurlujuusteräksisen liitoksen eri mitoituslähtökohdat (mm. lämmöntuonnin kontrollointi). Tämän vuoksi hitsausparametrit mitattiin jännitteen ja virran hetkellisiin arvoihin perustuen, jolloin kuuma- ja pulssikaarihitsauksen laskennalliset hitsaustehot ovat vertailukelpoisia. Koehitseistä valmistettiin hieet hitsien tarkan geometrian määrittämiseksi ja liitoksen mekaaniset ominaisuudet tutkittiin vetokokeella. Tulosten perusteella sularajavaurio aktivoituu pulssikaarella hitsatuissa koekappaleissa. Tämä aiheutunee pulssi- ja kuumakaarihitsauksen sularajan mikrorakenteiden eroavaisuudesta. Sularajavaurio näyttää huonontavan hitsien muodonmuutoskykyä, mutta jatkokokeita tuloksen verifioimiseksi on tehtävä. S960QC-teräkselle ominaisen pehmenneen vyöhykkeen vaurio ei aktivoitunut, vaikka Ruukin antamat jäähtymisaikasuositukset ylitettiin reilusti.

Kartongin käyristymiseen vaikuttavat tekijät ja niiden hallinta valmistusprosessissa

Työssä selvitettiin uuden kostutuslaitteen toimivuutta kartongin käyristymisen hallinnassa. Työn tavoitteena oli löytää kostutuslaitteelle energiatehokas ja käyttäjäystävällinen ajotapa. Lisäksi pyrittiin etsimään tärkeimmät kartongin käyristymiseen vaikuttavat prosessimuuttujat ja selvittämään voidaanko niitä hyödyntää käyryyden hallinnassa. Työssä tutkittiin myös kostutuslaitteen käytön vaikutuksia kartongin muihin tärkeisiin ominaisuuksiin, jotta saataisiin selville miten uusi tuote eroaisi referenssituotteesta. Kirjallisuusosassa selvitetään, mitkä tekijät vaikuttavat kartongin käyristymiseen ja miten käyristymistä pystytään hallitsemaan. Kirjallisuusosassa käsitellään myös, miten kartongin käyristymiseen tarvittavat epäsymmetriset mittamuutokset kartongin rakenteessa syntyvät lähtien kosteuden vaikutuksista aina yksittäisten kuitujen tasolta koko kartongin rakenteeseen asti. Kokeellisessa osassa selvitetään Inkeroisten Kartonkitehtaan kartonkikoneella ajettujen koeajojen avulla toimivaa ajotapaa kostutuslaitteelle ja eri prosessimuuttujien vaikutusta käyristymiseen. Koeajoissa tutkittiin epäsymmetrisen kostutuksen, kuivatuksen, sitoutuneisuuden, sekä kuituorientaation vaikutuksia kartongin käyristymiseen. Koeajojen perusteella merkittävimmiksi tekijöiksi kartongin käyristymiseen osoittautuivat epäsymmetrinen kostutus sekä kuivatus. Muiden tekijöiden vaikutus kartongin käyristymiseen jäi vähäiseksi tai liian epäselväksi, jotta olisi voitu osoittaa, että muutos kartongin käyryydessä johtuisi nimenomaan kyseisen tekijän muutoksesta. Verrattaessa uutta tuotetta referenssituotteeseen kartongin pinta- tai lujuusominaisuuksissa ei havaittu tapahtuvan merkittävää muutosta, kun selkäkerroksen pintaliimaus korvattiin sumukostutuksella.

Novel technology for preparation of optically active chemicals

Asymmetric synthesis using modified heterogeneous catalysts has gained lots of interest in the production of optically pure chemicals, such as pharmaceuticals, nutraceuticals, fragrances and agrochemicals. Heterogeneous modified catalysts capable of inducing high enantioselectivities are preferred in industrial scale due to their superior separation and handling properties. The topic has been intensively investigated both in industry and academia. The enantioselective hydrogenation of ethyl benzoylformate (EBF) to (R)-ethyl mandelate over (-)-cinchonidine (CD)-modified Pt/Al2O3 catalyst in a laboratory-scale semi-batch reactor was studied as a function of modifier concentration, reaction temperature, stirring rate and catalyst particle size. The main product was always (R)-ethyl mandelate while small amounts of (S)-ethyl mandelate were obtained as by product. The kinetic results showed higher enantioselectivity and lower initial rates approaching asymptotically to a constant value as the amount of modifier was increased. Additionally, catalyst deactivation due to presence of impurities in the feed was prominent in some cases; therefore activated carbon was used as a cleaning agent of the raw material to remove impurities prior to catalyst addition. Detailed characterizations methods (SEM, EDX, TPR, BET, chemisorption, particle size distribution) of the catalysts were carried out. Solvent effects were also studied in the semi-batch reactor. Solvents with dielectric constant (e) between 2 and 25 were applied. The enantiomeric excess (ee) increased with an increase of the dielectric coefficient up to a maximum followed by a nonlinear decrease. A kinetic model was proposed for the enantioselectivity dependence on the dielectric constant based on the Kirkwood treatment. The non-linear dependence of ee on (e) successfully described the variation of ee in different solvents. Systematic kinetic experiments were carried out in the semi-batch reactor. Toluene was used as a solvent. Based on these results, a kinetic model based on the assumption of different number of sites was developed. Density functional theory calculations were applied to study the energetics of the EBF adsorption on pure Pt(1 1 1). The hydrogenation rate constants were determined along with the adsorption parameters by non-linear regression analysis. A comparison between the model and the experimental data revealed a very good correspondence. Transient experiments in a fixed-bed reactor were also carried out in this work. The results demonstrated that continuous enantioselective hydrogenation of EBF in hexane/2-propanol 90/10 (v/v) is possible and that continuous feeding of (-)-cinchonidine is needed to maintain a high steady-state enantioselectivity. The catalyst showed a good stability and high enantioselectivity was achieved in the fixed-bed reactor. Chromatographic separation of (R)- and (S)-ethyl mandelate originating from the continuous reactor was investigated. A commercial column filled with a chiral resin was chosen as a perspective preparative-scale adsorbent. Since the adsorption equilibrium isotherms were linear within the entire investigated range of concentrations, they were determined by pulse experiments for the isomers present in a post-reaction mixture. Breakthrough curves were measured and described successfully by the dispersive plug flow model with a linear driving force approximation. The focus of this research project was the development of a new integrated production concept of optically active chemicals by combining heterogeneous catalysis and chromatographic separation technology. The proposed work is fundamental research in advanced process technology aiming to improve efficiency and enable clean and environmentally benign production of enantiomeric pure chemicals.

Choræus, Michael

f. 15.3.1774 i Vörå d. 3.6.1806 i Stockholm, Sverige Michael Choræus har gått till historien som sen upplysningstida finländsk diktare. Han publicerade sina litterära verk kring år 1800, vid sidan om sin akademiska och teologiska bana. I fråga om stil och tematik var han influerad av den samtida och likaså svenskspråkiga diktarkollegan Frans Michael Franzén. I sin samtid väckte Choræus uppseende med sin kvickhet och sitt intellekt, samt har setts som den mest begåvade finländska lyrikern i sin tid. I hans produktion ingår flytande verskonst som inte sällan tonsatts, däribland också psalmbearbetningar, samt även t.ex. tillfällesdikt och satir. Som exempel på hans dikter kan nämnas En tanke på min egen graf, Ehrensvärd. Skaldesång och Lilla Calle (utgivna i t.ex. tidningar under diktarens livstid och senare i Choræus samlade skaldestycken 1815). Biografiskt lexikon för Finland: http://www.blf.fi/artikel.php?id=2355

The Purdue University Research Repository (PURR): An institutional data management service with a virtual research environment, data publication, and archiving

Poster at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014