Improving the calculation of rate of stratification in APROS

APROS (Advanced Process Simulation Environment) is a computer simulation program developed to simulate thermal hydraulic processes in nuclear and conventional power plants. Earlier research at VTT Technological Research Centre of Finland had found the current version of APROS to produce inaccurate simulation results for a certain case of loop seal clearing. The objective of this Master’s thesis is to find and implement an alternative method for calculating the rate of stratification in APROS, which was found to be the reason for the inaccuracies. Brief literature study was performed and a promising candidate for the new method was found. The new method was implemented into APROS and tested against experiments and simulations from two test facilities and the current version of APROS. Simulation results with the new version were partially conflicting; in some cases the new method was more accurate than the current version, in some the current method was better. Overall, the new method can be assessed as an improvement.

Rasitusten älykäs seuranta

Tässä diplomityössä käsitellään monikappalesysteeminä mallinnetun toimilaitteen tai mekaanisen systeemin kappaleissa vaikuttavien rasitusten, siirtymien ja jännitysten laskentamenetelmiä. Työhön sisällytettyjen menetelmien valinta on toteutettu 2000-luvulla virtuaalisuunnittelua käsittelevissä tiedelehdissä julkaistujen artikkelien pohjalta. Työn tarkoituksena on muodostaa kirjallisuuskatsaus uusien laskentamenetelmien ominaisuuksista ja metodiikasta, mitä voidaan tarvittaessa soveltaa virtuaalisuunnittelun tarpeisiin. Kaksi esiteltävistä menetelmistä on optimointimenetelmiä (RBDO ja ESL). Muissa menetelmissä käsitellään muun muassa venymien rekonstruointia ja hankauskitkasta komponentteihin kohdistuvia jännityksiä. Moving frame-menetelmässä sovelletaan kelluvan koordinaatiston periaatetta, yksi menetelmistä perustuu selkeästi osarakennetekniikkaan ja yhdessä kappaleiden joustokäyttäytymistä mallinnetaan muotofunktioiden avulla. Lisäksi on kolme soveltavaa esimerkkiä rasitusten seurannasta teollisuuskoneissa. Laskentamenetelmät ovat luonteeltaan ja sovelluskelpoisuudeltaan erilaisia. Optimointimenetelmät ovat parhaimmillaan rakenteiden jatkokehitystyössä, siinä missä muut menetelmät soveltuvat joko olemassa olevien rakenteiden mallintamiseen tai kokonaan uusien systeemien suunnittelutyökaluiksi. Tätä eroavuutta voidaan pitää hyvänä asiana, jotta voidaan valita parhaiten omiin tarkoituksiin soveltuva menetelmä.

Viilunoikaisujärjestelmän esisuunnittelu

Tämän diplomityön tavoitteena oli etsiä ratkaisuvaihtoehtoja vaneriteollisuudessa esiintyvään liimatikkuongelmaan ja jatkolinjan hyötysuhdeongelmaan. Tavoitteena oli myös, että löydetyistä ratkaisuvaihtoehdoista valittaisiin ratkaisu, jolla on mahdollisimman nopea investoinnin takaisinmaksuaika. Työn kirjallisuusosassa kerrotaan järjestelmällisen tuotesuunnittelumenetelmän alkuvaiheet. Tätä menetelmää käytetään kiinteästi kaikissa koneensuunnitteluprojektien alkuvaiheissa. Menetelmää voidaan käyttää myös jo valmiiden järjestelmien kehittämiseen. Työn käytännönosassa esitellään ensin ongelman syy-seuraussuhteet. Ongelmaan esitetään useita eri ratkaisuvaihtoehtoja. Ratkaisuvaihtoehdoille laskettiin tuotot vuodessa, joka perustui puuraaka-aine säästöön ja laadun parantumiseen. Ratkaisuvaihtoehtojen tuottoja verrattiin nykyisen järjestelmän tuottoihin. Lopuksi eri ratkaisuvaihtoehdot pisteytettiin taloudellisten ja teknisten kriteerien avulla. Parhaimmat pisteet saanut ratkaisuvaihtoehto valittiin jatkokehitykseen. Työn merkittävämmät tulokset perustuvat esitettyihin ratkaisuvaihtoehtoihin, joilla saadaan ratkaistua liimatikkuongelma ja hyötysuhdeongelma jatkoslinjalla. Paras ratkaisuvaihtoehto täyttää myös vaatimukset, jotka on määritelty jo työn alussa.

Katkeransuloiset Karjalan kuvat. Kontekstualisoiva tutkimus Karjala-kuvateoksista 1940–1942

Suomessa julkaistiin sotavuosina yhdeksän luovutettua Karjalaa käsittelevää kuvateosta, joissa muisteltiin sotia edeltävää aikaa. Nämä teokset olivat Viipuri – Viborg (1940), Muistojen Karjalaa (1940), Karjala – muistojen maa (1940), Kuvia Raja-Karjalasta (1940), Kaunis, kallis, kadotettu Karjala – hymyilevä, kutsuva, muistojen maa kesällä 1939. Muistokuvasto Karjalasta (1940), Viipuri ennen ja nyt (1941), Laatokan mainingit. Laatokan ja sen rannikon elämää sanoin ja kuvin (1942), Ratkaisun vuodet. Kuvakertomus Suomen kohtalonpäiviltä (1942) sekä Rakas entinen Karjala (1942). Tässä työssä tutkin, millaisia teokset ovat, ketkä niitä tekivät ja miten ilmestymisajan tapahtumat näkyvät niiden sisällössä. Luetteloin teoksissa olevat 3798 valokuvaa ja teemoittelin niissä olevat aiheet. Tulkitsen kontekstualisoiden luetteloinnin tuloksia, ja syvennän kontekstualisointia edustavia esimerkkikuvia analysoimalla. Kerron myös, missä kuvat on otettu ja ketkä kuvateoksia tekivät. Kuvia luin yhtäältä dokumentaarisella tasolla (denotaatio) ja toisaalta symbolisella tasolla (konnotaatio). Kontekstualisoin esimerkkikuvat samoin dokumentaarisella ja symbolisella tasolla. Käyttämääni menetelmää voi verrata Panofskyn ikonografiseen kuvantulkintakehykseen. Teosten tekijöistä nostan esiin kirjailija Olavi Paavolaisen ja kansatieteilijä-valokuvaaja Pekka Kyytisen. Huomasin, että muisteluteosten yhteys julkaisuajankohdan kulttuuriseen ja yhteiskunnalliseen tilanteeseen oli vahva. Teoksissa näkyvät esimerkiksi Karjalan luovutus ja takaisinvalloitus, korvauslakikysymys, sota-, jälleenrakennus- ja väestönlisääntymispropagandat, kansan yhtenäistämispyrkimykset, työnjaon sukupuolinormit ja niiden murros, alastomuusliike sekä horjumaton tulevaisuudenusko. Yleisten yhteiskunnallisten kontekstien lisäksi kuvateoksilla on yksityinen, traumaattisesta kokemuksesta parantava merkityksensä. Teosten kuvien avulla haluttiin auttaa siirtokarjalaisia muistelemaan menettämäänsä kotiseutua sekä myös joissain tapauksissa tuottaa heille taloudellista apua. Välirauhan aikana julkaistuissa teoksissa muistelemisen konteksti on menetetty koti, mutta jatkosodan alun teoksissa muistellaan takaisin saadun Karjalan sotia edeltäviä, tuhoamattomia maisemia. Muisteluteosten kuvista nousee esiin myös rajallisuuden teema. Teosten kuvissa on esitelty Karjalaa lännen ja idän rajamaana sekä toisaalta myös modernin ja perinteikkään sekä luterilaisuuden ja ortodoksisuuden kohtaamisen paikkana. Kuvien ottamispaikkoja tarkastellessani huomasin, että monet kuvat on otettu rajapitäjissä tai vesistöjen lähellä. Muistelukuvateokset rakentavat värikästä, moniulotteista ja ristiriitaistakin kuvaa Karjalasta. Samoin kuin kaleidoskoopissa, muisteluteosten kuvien aiheista voidaan, tulkitsijasta riippuen, koota mitä erilaisimpia karjaloita. Jatkotutkimus voisikin kohdistua muistelukuvaston vertaamiseen ajan muihin kuvastoihin tai muihin Karjala-kuvastoihin.

Biologisen sukupuolen rakentaminen. Ruumis ja sosiaalinen sukupuoli antiikista nykypäivään

Tutkimuksessa tarkastellaan biologisen sukupuolen merkityksellistymistä länsimaisen tieteen ja ajattelun historiassa. Teoksen avainidea on tutkia biologisia käsityksiä osana sosiaalista sukupuolta ja poliittisia konteksteja. Tutkimusmateriaali koostuu lääketieteen, biologian, teologian ja politiikan teorian historioiden biologista sukupuolta käsittelevistä teksteistä. Teoksen monitieteellistä aineistoa analysoidaan intertekstuaalisesti. Tämä tarkoittaa eri tieteenalojen historioiden rinnakkaisvalotusta. Tutkimuksen ajallinen kaari päättyy 1960–2000-lukujen sex- & gender-keskusteluun, jossa vedetään yhteen kirjan tutkimustuloksia biologisen ja sosiaalisen sukupuolen keskustelun näkökulmasta ja toisaalta asetetaan viime vuosikymmenten teoreettinen keskustelu saatujen tutkimustulosten valoon. Varsinaisena metodina tutkimuksessa käytetään foucault’laista genealogista ja arkeologista menetelmää. Arkeologisen menetelmän avulla tutkitaan kahden sukupuolen mallin läpilyönnin yhteiskunnallisia ehtoja (modernia epistemologiaa ja sukupuolieron politiikkaa). Genealogisen metodin avulla taas jäsennetään kronologisesti tutkimusaineistoa. Tutkimuksen teesin mukaan sukupuoli on historiallisesti muokkautuva teoria ruumiin sukupuolittumisen tavoista. Inhimillinen keho määrittyy historiassa yhden, kahden ja useampien biologisten mallien kautta. Tämän vuoksi ruumis (body) on erotettava kolmantena kategoriana tavanomaisen biologisen sukupuolen (sex) ja sosiaalisen sukupuolen (gender) jaottelun ohella. Biologisen sukupuolen historiasta Eurooppalaiset lääkärit ja biologit eivät luoneet ennen valistusta modernin ajattelun mukaista veitsenterävää sukupuolierottelua. Sukupuolia – miestä ja naista – tarkasteltiin 1500-luvulle asti rakenneyhtäläisen mallin kautta. Nainen määrittyi vielä renessanssin aikana epätäydellisenä ja/tai puutteellisena miehenä. Kreikkalainen lääkäri Galenos (129–200 jaa.) ilmaisi yhden sukupuolen mallin idean näin: ”Kääntäkää naisen elimet sisältä ulospäin ja miehen elimet ulkoa sisäänpäin, niin havaitsette, että ne ovat aivan samanlaiset.” Antiikin kirjoittajat pitivät myös sukupuolten ruumiinnesteitä analogisina. Tämä merkitsi ihmisten genitaalisen eriytymättömyyden esittämistä ikään kuin toisessa rekisterissä. Myös naisilla oli penis ja kivekset, myös naiset erittivät spermaa. Samoin miesten katsottiin erittävän kuukautisverta ja maitoa. Yhden sukupuolen malli oli 1500-luvulle asti hallitsevassa asemassa länsimaisessa filosofiassa ja lääketieteessä. Ranskalainen lääkäri André Dulaurens oli ensimmäinen sukupuolielinten galeeniset homologiat virallisesti hylännyt lääkäri Euroopassa. Hän korvasi vanhat käsitykset genitaalien kaksimuotoisuuden käsityksellä vuonna 1595. Lääkärit loivat koko kehon kattaneet sukupuolierot Ranskan vallankumouksen yhteydessä. Tätä ennen kattavilla anatomisilla eroilla ei ollut niin tärkeää yhteiskunnallista merkitystä. Erot myös paikantuivat ennen 1750-lukua lähinnä sukuelimiin ja kehon ulkoisiin muotoihin. Kaikenkattavat biologiset erot olivat ennen kaikkea seurausta epätasa-arvolle etsitystä evidenssistä. Tiedemiehet pyrkivät osoittamaan valistuksen luonnollisten oikeuksien ja tasa-arvon vaatimukset naisten kohdalla turhiksi. Erot liitettiin yhä uusiin kohtiin kehossa kuten hermostoon, suonistoon, hiuksiin, hikoiluun ja luurankoon, kohtuun ja munasarjoihin sekä lantioon ja kaulaan. Samoihin aikoihin piirrettiin myös ensimmäiset yksityiskohtaiset naisluurangot. Tutkimuksen sisältö Luvussa 2 tarkastellaan antiikin ja renessanssin välistä aikaa, yhden sukupuolen mallia ja siitä käytyä keskustelua. Antiikin lääkärit tarkastelivat naisen ja miehen elimiä ja ruumiinnesteitä analogisina. Valittuja teemoja luvussa ovat myös Platonin ideaoppi (Irigaray’n aktivoimana), varhainen teologia ja kristinusko sekä Luther. Luku päättyy renessanssin lääketieteessä käytyihin merkitystaisteluihin, joissa galeeniset homologiat genitaalien vastaavuuksista lopulta hylättiin. Luvussa 3 tutkitaan valistuksen aikana vakiinnutettua kahden sukupuolen mallia ja naisten sitouttamista biologisen sukupuolen tulkintaan. Yhden sukupuolen malli ei korvautunut kahden sukupuolen mallilla, vaan jäi elämään uuden mallin taustalle. Biologinen sukupuoli miellettiin kiinteänä ja essentiaalisena, ja sen kautta voitiin perustella naisten sulkemista ulos poliittisesta sfääristä. Valistuksen aikana ”luonnollisesta” tuli poliittisesti käyttökelpoinen kategoria, ja biologiasta vakaiden, epähistoriallisten ja muuttumattomien sukupuolitotuuksien luoja. Hobbes, Locke ja Rousseau erosivat toisistaan siinä, miten luonnontilan käsitettä ymmärrettiin. Tämän kautta määriteltiin myös sukupuolen merkityksiä. Kahden sukupuolen mallin merkitysjärjestelmä sementoitiin sopimusteoreetikkojen kautta. Tutkimuksessa käydään lisäksi läpi sopimusteoreetikkoja ympäröivän yhteiskunnallisen kontekstin muutosta. Kahden sukupuolen mallin vahvistuttua naisten ja miesten ruumiit kuvattiin luurankoja myöten kokonaan erimuotoisina, ja Rousseaun kasvatusfilosofiassa sukupuolten kaksimuotoisuus vakiinnutettiin myös sosiaalisesti. Luvussa 4 Hegelin ja Snellmanin ajattelu liitetään konservatiiviseen tendenssiin, jossa muiden asioiden myötä (esimerkiksi nationalismin ja sukupuolieron vahvistamisen myötä) restauroitiin ja vahvistettiin traditionaalista yhden sukupuolen mallia. Luku kattaa keskusteluja Ranskan vallankumouksesta suomalaisen nationalismin nousuun, Tayloriin ja Milliin, Freudiin ja Beauvoiriin. Luvussa 5 biologisen sukupuolen rakentamisen keskustelu tuodaan nykypäivään asettamalla viime vuosikymmenten feministisen teoriakeskustelu dialogiin aikaisempien lukujen ja kappaleiden kanssa ja toisaalta esitetään aikaisemmat luvut puheenvuorona nykykeskustelussa. Tässä luvussa otetaan esiin sex/gender-käsiteparin mieltämisen historialliset vaiheet ja vaihtoehdot. Keskustelua kartoitetaan yksityiskohtaisesti ja siihen tuodaan tehdyn tutkimuksen pohjalta oma kontribuutio. Feministisen teoriakeskustelun muassa todetaan biologisen olleen kautta aikojen tulkinnallista ja sosiaalisesti määräytynyttä ja vaihtelevaa. Biologia ei determinoi vaan tulkinnat biologiasta ovat historiallisia. Olisiko siis sex ja gender ymmärrettävä Butlerin tapaan identtisiksi? Vaikka biologisen sukupuolen käsite on sosiaalinen konstruktio, ei käsitteitä silti pitäisi samastaa. Politologinen ja feministis-teoreettinen merkitys Biologia ja sen tulkinnat tulevat olennaisesti politiikan tutkimuksen kentälle. Tutkimukseni onkin siinä mielessä valtio-opillista, että tutkin biologisten erojen rakentamista modernin yhteiskunnan poliittisissa konteksteissa. Ranskan vallankumouksen yhteydessä luotujen biologisten erojen luominen liittyi laajentuneeseen julkiseen sfääriin, jonka asemista ja viroista miehet ja naiset kamppailivat. Olennaista näissä kamppailuissa oli naisten legitiimin edustuksen pohdinta. Valistuksen antaman lupauksen myötä kaikki ihmiset olivat syntyjään tasa-arvoisia ja vapaita. Tämä ei sopinut antifeministeille, joiden mielestä naiset kuuluivat kotitalouden piiriin. Biologisesti itsenäisesti olemassa olevaa naista seurasivat välittömästi vaatimukset naisten poliittisista oikeuksista, pääsystä julkiseen sfääriin sekä lukuisat teoriat naisten erillisestä yhteiskunnallisesta roolista ja valtiollisesta toimijuudesta. Antifeministien ja feministien valtakamppailun tausta muuttui keskeisesti kahden sukupuolen mallin läpilyönnin myötä. Kummatkin tahot perustelivat naisten asemaa perheessä ja valtiossa luontoperustaisin argumentein. Tutkimuksellani on merkitystä myös feministiselle teorialle. Luon tutkimuksessani jaottelun, jossa biologisen sukupuolen merkitysvaihteluiden ja sex- & gender-jaon ohella tutkitaan sitä, miten ruumista sovitetaan erilaisiin biologisen sukupuolen malleihin. Pelkkä biologisen ja sosiaalisen sukupuolen erottelu ei siis riitä. ”Sex” ja ”gender” saavat seurakseen erillisen ruumiin kategorian, koska biologinen sukupuoli ja keho eivät ole samaa merkitseviä asioita. Tutkimuksessani otetaan kriittistä etäisyyttä Foucault’n episteemin käsitteeseen. Yhden ja kahden sukupuolen mallit eivät ole ajallisesti teräväreunaisia, vaan vanhempi malli jatkaa eloaan uuden mallin rinnalla. Samoin kahden sukupuolen mallin käsitykset alkavat jo renessanssista.

Konserniavustus - vero-oikeudellinen tutkimus vertailukohteina EU:n ja Ruotsin oikeus

Tutkielman tavoitteena oli selvittää, tulisiko Suomen konserniavustuslakia muuttaa vastaamaan paremmin EU-säädöksiä ja kansainvälistyvää yritystoimintaympäristöä. Näkökulmana uudistustarpeelle käytettiin Ruotsissa vuonna 2010 tehtyä lakiuudistusta, joka sallii rajat ylittävän niin sanotun konsernivähennyksen tietyissä erityistilanteissa. Tutkimus nojautuu lisäksi kahteen merkittävään EU-tuomioistuimen ratkaisuun koskien rajat ylittäviä tuloksentasauksia sekä primäärisen EU-oikeuden määräyksiin. Tarkastelusta on rajattu kokonaan pois konserniavustuksen yhtiöoikeudellinen ulottuvuus. Tutkimus toteutettiin käyttämällä lainopillista sekä de lege ferenda – menetelmää. Tutkimuksessa päädyttiin ehdottamaan Suomeen Ruotsin mallin mukaista rajat ylittävää niin sanottua konsernivähennystä, joka sallittaisiin tietyissä erityistilanteissa. Tutkimuksessa selvisi lisäksi, että EU:ssa on vireillä useita yritysverotuksen harmonisointiin liittyviä hankkeita mm. yhtenäisen veropohjan osalta, mutta varsinaisiin toimenpiteisiin esimerkiksi direktiivien muodossa ei ole vielä ryhdytty.

Choosing the optimal energy system for buildings and districts

The purpose of this master’s thesis was to develop a method to be used in the selection of an optimal energy system for buildings and districts. The term optimal energy system was defined as the energy system which best fulfils the requirements of the stakeholder on whose preferences the energy systems are evaluated. The most influential stakeholder in the process of selecting an energy system was considered to be the district developer. The selection method consisted of several steps: Definition of the district, calculating the energy consumption of the district and buildings within the district, defining suitable energy system alternatives for the district, definition of the comparing criteria, calculating the parameters of the comparing criteria for each energy system alternative and finally using a multi-criteria decision method to rank the alternatives. For the purposes of the selection method, the factors affecting the energy consumption of buildings and districts and technologies enabling the use of renewable energy were reviewed. The key element of the selection method was a multi-criteria decision making method, PROMETHEE II. In order to compare the energy system alternatives with the developed method, the comparing criteria were defined in the study. The criteria included costs, environmental impacts and technological and technical characteristics of the energy systems. Each criterion was given an importance, based on a questionnaire which was sent for the steering groups of two district development projects. The selection method was applied in two case study analyses. The results indicate that the selection method provides a viable and easy way to provide the decision makers alternatives and recommendations regarding the selection of an energy system. Since the comparison is carried out by changing the alternatives into numeric form, the presented selection method was found to exclude any unjustified preferences over certain energy systems alternatives which would affect the selection.

The Plastic Capacity of Boiler Supporting Headers

The goal of this thesis was to make a dimensioning tool to determine the plastic capacity of the boiler supporting header. The capacity of the header is traditionally determined by using FE-method during the project phase. By using the dimensioning tool the goal is to ensure the capacity already in the proposal phase. The study began by analyzing the headers of the ongoing projects by using FE-method. For the analytical solution a plain header was analyzed without the effects of branches or lug. The calibration of parameters in the analytical solution was made using these results. In the analytical solution the plastic capacity of the plastic hinges in the header was defined. The stresses caused by the internal pressure as well as the normal and shear forces caused by the external loading reduced the plastic moment. The final capacity was determined by using the principle of virtual work. The weakening effect of the branches was taken into account by using pressure areas. Also the capacity of the punching shear was defined. The results from the FE-analyses and the analytical solution correlate with each other. The results from the analytical solution are conservative but give correct enough results when considering the accuracy of the used method.

Sterilointimenetelmät bioprosessiteollisuudessa

Erilaiset sterilointitarpeet ovat olennainen osa biotekniikkaa. Steriloinnit ovat huomattava kuluerä energia-, materiaali- ja laitekäyttöjen takia ja puutteellinen sterilointi voi aiheuttaa huomattavia ylimääräisiä kustannuksia. Eniten teollisesti käytettäviä sterilointimenetelmiä ovat steriilisuodatus, lämpösterilointi, kemiallinen sterilointi ja säteilysterilointi. Näistä lämpösterilointi on selvästi käytetyin menetelmä. Kirjallisuusosassa käsitellään lämpösteriloinnin kinetiikka ja sterilointityön laskentaan käytetyt menetelmät. Lämpösteriloinnin kinetiikka on mikrobista ja sen olomuodosta riippuvainen ja noudattaa Arrheniuksen lakia. Kirjallisuusosassa käsitellään myös lämpösterilointiin käytettyjä laitteistoja. Soveltavassa osassa käsitellään panos- ja jatkuvatoimia lämpösterilointeja. Työssä käydään läpi glukoosisiirapin sterilointi vastaavan kapasiteetin panos- ja jatkuvatoimisella sterilointilaitteistolla ja vertaillaan tarvittavia energia- ja hyödykemääriä. Soveltavan osan tietojen perusteella tehdään vertailu eri lämpösterilointimenetelmien kustannuksista sekä muista hyvistä ja huonoista puolista.

Utilisation of customer contacts: customer observation

Importance of customer as a source of knowledge and finding out the customer needs have both been emphasised both in business literature and in the interviews made for this study. Especially the latent customer needs are seen important for future competitiveness. However, the methods for finding out the customer needs concentrate on the present, clearly phrased needs. There is a need for rich customer based knowledge. Customer contacts are underutilised as a source of knowledge. The objective of this study is to find a method to utilise the customer contacts as a source of knowledge more efficiently. To reach this objective, the customer observation is presented. A concrete goal is the development of a general method of customer observation and its application to the needs of the case company Fastems. Fastems hopes that the method raises the amount of ideas that come to the product and service development processes and increases their customer orientation. The method is tested in practise in the piloting stage. The testing is done in service organisations of Fastems in several countries. The observations received during the piloting phase are analysed and feedback is given to the observers. An important part of the study is to find appropriate methods for motivating the observers. The successful implementation and sustenance of the method are seen as goals of high importance. Later on, the customer observation method is implemented throughout the company. The results of the piloting are promising and the described method has roused interest among other companies as well.

Methods and Models for Accelerating Dynamic Simulation of Fluid Power Circuits

The objective of this dissertation is to improve the dynamic simulation of fluid power circuits. A fluid power circuit is a typical way to implement power transmission in mobile working machines, e.g. cranes, excavators etc. Dynamic simulation is an essential tool in developing controllability and energy-efficient solutions for mobile machines. Efficient dynamic simulation is the basic requirement for the real-time simulation. In the real-time simulation of fluid power circuits there exist numerical problems due to the software and methods used for modelling and integration. A simulation model of a fluid power circuit is typically created using differential and algebraic equations. Efficient numerical methods are required since differential equations must be solved in real time. Unfortunately, simulation software packages offer only a limited selection of numerical solvers. Numerical problems cause noise to the results, which in many cases leads the simulation run to fail. Mathematically the fluid power circuit models are stiff systems of ordinary differential equations. Numerical solution of the stiff systems can be improved by two alternative approaches. The first is to develop numerical solvers suitable for solving stiff systems. The second is to decrease the model stiffness itself by introducing models and algorithms that either decrease the highest eigenvalues or neglect them by introducing steady-state solutions of the stiff parts of the models. The thesis proposes novel methods using the latter approach. The study aims to develop practical methods usable in dynamic simulation of fluid power circuits using explicit fixed-step integration algorithms. In this thesis, twomechanisms whichmake the systemstiff are studied. These are the pressure drop approaching zero in the turbulent orifice model and the volume approaching zero in the equation of pressure build-up. These are the critical areas to which alternative methods for modelling and numerical simulation are proposed. Generally, in hydraulic power transmission systems the orifice flow is clearly in the turbulent area. The flow becomes laminar as the pressure drop over the orifice approaches zero only in rare situations. These are e.g. when a valve is closed, or an actuator is driven against an end stopper, or external force makes actuator to switch its direction during operation. This means that in terms of accuracy, the description of laminar flow is not necessary. But, unfortunately, when a purely turbulent description of the orifice is used, numerical problems occur when the pressure drop comes close to zero since the first derivative of flow with respect to the pressure drop approaches infinity when the pressure drop approaches zero. Furthermore, the second derivative becomes discontinuous, which causes numerical noise and an infinitely small integration step when a variable step integrator is used. A numerically efficient model for the orifice flow is proposed using a cubic spline function to describe the flow in the laminar and transition areas. Parameters for the cubic spline function are selected such that its first derivative is equal to the first derivative of the pure turbulent orifice flow model in the boundary condition. In the dynamic simulation of fluid power circuits, a tradeoff exists between accuracy and calculation speed. This investigation is made for the two-regime flow orifice model. Especially inside of many types of valves, as well as between them, there exist very small volumes. The integration of pressures in small fluid volumes causes numerical problems in fluid power circuit simulation. Particularly in realtime simulation, these numerical problems are a great weakness. The system stiffness approaches infinity as the fluid volume approaches zero. If fixed step explicit algorithms for solving ordinary differential equations (ODE) are used, the system stability would easily be lost when integrating pressures in small volumes. To solve the problem caused by small fluid volumes, a pseudo-dynamic solver is proposed. Instead of integration of the pressure in a small volume, the pressure is solved as a steady-state pressure created in a separate cascade loop by numerical integration. The hydraulic capacitance V/Be of the parts of the circuit whose pressures are solved by the pseudo-dynamic method should be orders of magnitude smaller than that of those partswhose pressures are integrated. The key advantage of this novel method is that the numerical problems caused by the small volumes are completely avoided. Also, the method is freely applicable regardless of the integration routine applied. The superiority of both above-mentioned methods is that they are suited for use together with the semi-empirical modelling method which necessarily does not require any geometrical data of the valves and actuators to be modelled. In this modelling method, most of the needed component information can be taken from the manufacturer’s nominal graphs. This thesis introduces the methods and shows several numerical examples to demonstrate how the proposed methods improve the dynamic simulation of various hydraulic circuits.

Grafeenioksidin pelkistys grafeenin kaltaiseksi materiaaliksi

Grafeeni on tällä hetkellä yksi tutkituimmista materiaaleista ja sillä on paljon mahdollisia käyttötarkoituksia esimerkiksi nanoelektroniikassa, sensoreissa, nanokomposiiteissa ja vetyvarastona. Tällä hetkellä tehokkaan valmistusmenetelmän puuttuminen kuitenkin on esteenä grafeenin hyödyntämiselle laajassa mittakaavassa. Yksi lupaavimmista grafeenin valmistusmenetelmistä tällä hetkellä on grafeenioksidin pelkistäminen. Tässä tutkielmassa oli tarkoitus tutustua grafeenioksidin pelkistysmenetelmiin ja vertailla niitä toisiinsa. Työn kokeellisessa osassa oli tarkoituksena tutkia grafeenioksidin sähkökemiallista pelkistystä lähinnä in situ pintaherkistetyllä Raman-spektroskopialla (SERS) ja pintaherkistetyllä vaimentuneeseen kokonaisheijastukseen perustuvalla IR-spektroskopialla (ATR-SEIRAS). Työhön kuului myös SEIRAS-kennon ja -mittaussysteemin kehittäminen, koska Turun yliopistossa ei aikaisemmin ollut tehty SEIRAS-mittauksia. Työssä onnistuttiin pelkistämään grafeenioksidikalvo sähkökemiallisesti ainakin osittain. Pelkistymisen havaittiin tapahtuvan välillä -0,3 V – (-0,9) V (vs. Ag/AgCl) ja muutosten havaittiin olevan irreversiibeleitä. Työssä saatiin myös kehitettyä menetelmä SEIRASaktiivisen kultakalvon valmistamiseen Turun yliopistossa käytettävään kennoon ja selvitettyä toimiva mittaustapa. Työssä myös todettiin, että menetelmä sopii hyvin grafeenioksidin pelkistyksen seuraamiseen.

Complexity Optimization in Product Development with Modularization

A company’s competence to manage its product portfolio complexity is becoming critically important in the rapidly changing business environment. The continuous evolvement of customer needs, the competitive market environment and internal product development lead to increasing complexity in product portfolios. The companies that manage the complexity in product development are more profitable in the long run. The complexity derives from product development and management processes where the new product variant development is not managed efficiently. Complexity is managed with modularization which is a method that divides the product structure into modules. In modularization, it is essential to take into account the trade-off between the perceived customer value and the module or component commonality across the products. Another goal is to enable the product configuration to be more flexible. The benefits are achieved through optimizing complexity in module offering and deriving the new product variants more flexibly and accurately. The developed modularization process includes the process steps for preparation, mapping the current situation, the creation of a modular strategy and implementing the strategy. Also the organization and support systems have to be adapted to follow-up targets and to execute modularization in practice.

A cell spot microarray method for high-throughput biology

High-throughput screening of cellular effects of RNA interference (RNAi) libraries is now being increasingly applied to explore the role of genes in specific cell biological processes and disease states. However, the technology is still limited to specialty laboratories, due to the requirements for robotic infrastructure, access to expensive reagent libraries, expertise in high-throughput screening assay development, standardization, data analysis and applications. In the future, alternative screening platforms will be required to expand functional large-scale experiments to include more RNAi constructs, allow combinatorial loss-of-function analyses (e.g. genegene or gene-drug interaction), gain-of-function screens, multi-parametric phenotypic readouts or comparative analysis of many different cell types. Such comprehensive perturbation of gene networks in cells will require a major increase in the flexibility of the screening platforms, throughput and reduction of costs. As an alternative for the conventional multi-well based high-throughput screening -platforms, here the development of a novel cell spot microarray method for production of high density siRNA reverse transfection arrays is described. The cell spot microarray platform is distinguished from the majority of other transfection cell microarray techniques by the spatially confined array layout that allow highly parallel screening of large-scale RNAi reagent libraries with assays otherwise difficult or not applicable to high-throughput screening. This study depicts the development of the cell spot microarray method along with biological application examples of high-content immunofluorescence and phenotype based cancer cell biological analyses focusing on the regulation of prostate cancer cell growth, maintenance of genomic integrity in breast cancer cells, and functional analysis of integrin protein-protein interactions in situ.