Computational Analysis and Optimization of Real Gas Flow In Small Centrifugal Compressors

Small centrifugal compressors are more and more widely used in many industrialsystems because of their higher efficiency and better off-design performance comparing to piston and scroll compressors as while as higher work coefficient perstage than in axial compressors. Higher efficiency is always the aim of the designer of compressors. In the present work, the influence of four partsof a small centrifugal compressor that compresses heavy molecular weight real gas has been investigated in order to achieve higher efficiency. Two parts concern the impeller: tip clearance and the circumferential position of the splitter blade. The other two parts concern the diffuser: the pinch shape and vane shape. Computational fluid dynamics is applied in this study. The Reynolds averaged Navier-Stokes flow solver Finflo is used. The quasi-steady approach is utilized. Chien's k-e turbulence model is used to model the turbulence. A new practical real gas model is presented in this study. The real gas model is easily generated, accuracy controllable and fairly fast. The numerical results and measurements show good agreement. The influence of tip clearance on the performance of a small compressor is obvious. The pressure ratio and efficiency are decreased as the size of tip clearance is increased, while the total enthalpy rise keeps almost constant. The decrement of the pressure ratio and efficiency is larger at higher mass flow rates and smaller at lower mass flow rates. The flow angles at the inlet and outlet of the impeller are increased as the size of tip clearance is increased. The results of the detailed flow field show that leakingflow is the main reason for the performance drop. The secondary flow region becomes larger as the size of tip clearance is increased and the area of the main flow is compressed. The flow uniformity is then decreased. A detailed study shows that the leaking flow rate is higher near the exit of the impeller than that near the inlet of the impeller. Based on this phenomenon, a new partiallyshrouded impeller is used. The impeller is shrouded near the exit of the impeller. The results show that the flow field near the exit of the impeller is greatly changed by the partially shrouded impeller, and better performance is achievedthan with the unshrouded impeller. The loading distribution on the impeller blade and the flow fields in the impeller is changed by moving the splitter of the impeller in circumferential direction. Moving the splitter slightly to the suction side of the long blade can improve the performance of the compressor. The total enthalpy rise is reduced if only the leading edge of the splitter ismoved to the suction side of the long blade. The performance of the compressor is decreased if the blade is bended from the radius direction at the leading edge of the splitter. The total pressure rise and the enthalpy rise of thecompressor are increased if pinch is used at the diffuser inlet. Among the fivedifferent pinch shape configurations, at design and lower mass flow rates the efficiency of a straight line pinch is the highest, while at higher mass flow rate, the efficiency of a concave pinch is the highest. The sharp corner of the pinch is the main reason for the decrease of efficiency and should be avoided. The variation of the flow angles entering the diffuser in spanwise direction is decreased if pinch is applied. A three-dimensional low solidity twisted vaned diffuser is designed to match the flow angles entering the diffuser. The numerical results show that the pressure recovery in the twisted diffuser is higher than in a conventional low solidity vaned diffuser, which also leads to higher efficiency of the twisted diffuser. Investigation of the detailed flow fields shows that the separation at lower mass flow rate in the twisted diffuser is later than in the conventional low solidity vaned diffuser, which leads to a possible wider flow range of the twisted diffuser.

Integrated Project Portfolio Management as a Tool for Strategic Steering and Business Control

Tutkielman päätavoitteena oli tutkia miten projektisalkun hallinnalla voidaan tukea organisaation strategista ohjausta ja liiketoimintaa. Tämän lisäksi avaintavoitteina oli kuvata projektisalkun hallinnan nykytilanne kohdeyrityksessä, paljastaa erityisiä kehitystarpeita ja lopulta luoda kohdeyrityksen projektisalkunhallinnalle tavoitetila. Kirjallisuuskatsauksessa pohdittiin projektisalkun hallinnan roolia ja tavoitteita, projektisalkun hallinnassa käyttävää prosessia, sekä menetelmiä ja tekniikoita, joilla salkkua hallitaan. Työn empiirisessä osassa syvennyttiin tutkimaan projektinsalkun hallintaan liittyviä erityispiirteitä kohdeyrityksessä. Tutkimustulosten huolellinen analysointi osoitti, että aikaisempi kirjallisuus ei riittävästi huomioi kokonaisvaltaisen, integroidun lähestymistavan tarvetta ja viestinnän tärkeyttä projektisalkun hallinnassa. Tutkimuksen johtopäätöksinä luotiin uusi integroitu projektisalkun hallintamalli ja määriteltiin kohdeyritykselle projektisalkun hallinnan tavoitetila sekä ne kehitysaskeleet, joita yrityksen tulisi lähitulevaisuudessa ottaa.

Normaalijakaumaan perustuva mutaatio-operaatio differentiaalievoluutioalgoritmiin

Evoluutioalgoritmit ovat viime vuosina osoittautuneet tehokkaiksi menetelmiksi globaalien optimointitehtävien ratkaisuun. Niiden vahvuutena on etenkin yleiskäyttöisyys ja kyky löytää globaali ratkaisu juuttumatta optimoitavan tavoitefunktion paikallisiin optimikohtiin. Tässä työssä on tavoitteena kehittää uusi, normaalijakaumaan perustuva mutaatio-operaatio differentiaalievoluutioalgoritmiin, joka on eräs uusimmista evoluutiopohjaisista optimointialgoritmeista. Menetelmän oletetaan vähentävän entisestään sekä populaation ennenaikaisen suppenemisen, että algoritmin tilojen juuttumisen riskiä ja se on teoreettisesti osoitettavissa suppenevaksi. Tämä ei päde alkuperäisen differentiaalievoluution tapauksessa, koska on voitu osoittaa, että sen tilanmuutokset voivat pienellä todennäköisyydellä juuttua. Työssä uuden menetelmän toimintaa tarkastellaan kokeellisesti käyttäen testiongelmina monirajoiteongelmia. Rajoitefunktioiden käsittelyyn käytetään Jouni Lampisen kehittämää, Pareto-optimaalisuuden periaatteeseen perustuvaa menetelmää. Samalla saadaan kerättyä lisää kokeellista näyttöä myös tämän menetelmän toiminnasta. Kaikki käytetyt testiongelmat kyettiin ratkaisemaan sekä alkuperäisellä differentiaalievoluutiolla, että uutta mutaatio-operaatiota käyttävällä versiolla. Uusi menetelmä osoittautui kuitenkin luotettavammaksi sellaisissa tapauksissa, joissa alkuperäisellä algoritmilla oli vaikeuksia. Lisäksi useimmat ongelmat kyettiin ratkaisemaan luotettavasti pienemmällä populaation koolla kuin alkuperäistä differentiaalievoluutiota käytettäessä. Uuden menetelmän käyttö myös mahdollistaa paremmin sellaisten kontrolliparametrien käytön, joilla hausta saadaan rotaatioinvariantti. Laskennallisesti uusi menetelmä on hieman alkuperäistä differentiaalievoluutiota raskaampi ja se tarvitsee yhden kontrolliparametrin enemmän. Uusille kontrolliparametreille määritettiin kuitenkin mahdollisimman yleiskäyttöiset arvot, joita käyttämällä on mahdollista ratkaista suuri joukko erilaisia ongelmia.

The Optimization of Flotation Process Parameters in the Deinking Plant

Tämän diplomityön tavoitteena oli sekundäärisen esiflotaation optimointi Stora Enso Sachsen GmbH:n tehtaalla. Optimoinnin muuttujana käytettiin vaahdon määrää ja optimointiparametreinä ISO-vaaleutta, saantoja sekä tuhkapitoisuutta. Lisäksi tutkittiin flotaatiosakeuden vaikutusta myös muihin tehtaan flotaatioprosesseihin. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin flotaatiotapahtumaa, poistettavien partikkeleiden ja ilmakuplien kontaktia, vaahdon muodostumista sekä tärkeimpiä käytössä olevia siistausflotaattoreiden laiteratkaisuja. Kokeellisessa osassa tutkittiin flotaatiosakeuden pienetämisen vaikutuksia tehtaan flotaatioprosesseihin tuhkapitoisuuden, ISO-vaaleuden, valon sironta- ja valon absorpiokerrointen kannalta. Sekundäärisen esiflotaation optimonti suoritettiin muuttamalla vaahdon määrää kolmella erilaisella injektorin koolla, (8 mm, 10 mm ja 13 mm), joista keskimmäinen kasvattaa 30 % massan tilavuusvirtaa ilmapitoisuuden muodossa. Optimonnin tarkoituksena oli kasvattaa hyväksytyn massajakeen ISO-vaaleutta, sekä kasvattaa kuitu- ja kokonaissaantoa sekundäärisessä esiflotaatiossa. Flotaatiosakeuden pienentämisellä oli edullisia vaikutuksia ISO-vaaleuteen ja valon sirontakertoimeen kussakin flotaatiossa. Tuhkapitoisuus pieneni sekundäärisissä flotaatioissa enemmän sakeuden ollessa pienempi, kun taas primäärisissä flotaatiossa vaikutus oli päinvastainen. Valon absorptiokerroin parani jälkiflotaatioissa alhaisemmalla sakeudella, kun taas esiflotaatioissa vaikutus oli päinvastainen. Sekundäärisen esiflotaation optimoinnin tuloksena oli lähes 5 % parempi ISO-vaaleus hyväksytyssä massajakeessa. Kokonaissaanto parani optimoinnin myötä 5 % ja kuitusaanto 2 %. Saantojen nousu tuottaa vuosittaisia säästöjä siistauslaitoksen tuotantokapasiteetin noustessa 0,5 %. Tämän lisäksi sekundäärisessä esiflotaatiossa rejektoituvan massavirran pienentyminen tuottaa lisäsäästöjä tehtaan voimalaitoksella.

Yrityksen asema Suomen rakennuskonevuokrausmarkkinoilla

Rakennuskoneiden osuus rakentamisen kokonaiskustannuksista on 3 – 6 % rakennushankkeen tyypistä riippuen. Perinteisesti vuokrakoneita valittaessa hinta on ollut suurin valintaan vaikuttava tekijä. Uudenaikaisten rakennuskoneiden tehokkaalla käytöllä ja työnsuunnitelulla voidaan rakentamisen kokonaiskustannuksia alentaa. Tutkimuksen tavoitteena oli tehdä toimiala-analyysi Suomen ja osin ulkomaiden rakennuskonevuokrausmarkkinoista ja saadun tiedon avulla analysoida NCC Finland Oy:n mahdollisuuksia toimialalla. Tutkimuksessa markkinoiden kokoa ja yritysten menestystekijöitä näillä markkinoilla arvioitiin erilaisin menetelmin. NCC:n osalta tehtiin liiketoimintasuunnitelma kalustoliiketoiminnan kehittämiseksi. Keskeisenä tutkimustuloksena oli havainto markkinoiden kasvusta ja kilpailun kansainvälistymisestä. Toimialan menestystekijöiksi nousivat oikea tuotevalikoima, toiminnan sisäinen tehokkuus ja osaava henkilökunta sekä palveluiden oikea hinnoittelu. Toimenpide-ehdotuksena NCC:lle esitetään toimintojen yhdenmukaistamista, tuotevalikoiman uudelleenarviointia ja toimintojen yleistä tehostamista. Jatkotutkimuksen tarvetta on sopivien yhteistyökumppaneiden kartoittamisessa sekä ulkopuolisille markkinoille suuntautuvan toimintamallin rakentamisessa.

The Dynamic Customer Portfolio Method in Customer Relationship Management

Tutkielman tavoitteena on määritellä keskeiset ja sopivat asiakasportfoliomallit ja asiakasmatriisit asiakassuhteen määrittämiseen. Tutkimus keskittyy asiakassuhteen arvottamiseen ja avainasiakkaiden määrittämiseen kohdeyrityksessä. Keskeisimmät ja sopivimmat asiakasportfliomallit huomioidaan asiakkaiden arvioinnissa. Tutkielman teoriaosassa esitellään tunnetuimmat ja käytetyimmät asiakasportfoliomallit ja matriisit alan kirjallisuuden perusteella. Tämän lisäksi asiakasportfoliomalleihin yhdistetään näkökulmia suhdemarkkinoinnin, asiakkuuksien johtamisen ja tuoteportfolioiden teorioista. Keskeisimmät kirjallisuuden lähteet ovat johtamisen ja markkinoinnin alalta. Tutkielman empiriaosassa esitellään kohdeyritys ja sen tämän hetkinen asiakassuhteiden johtamiskäytäntö. Lisäksi tehdään parannusehdotuksia kohdeyrityksen nykyiseen asiakassuhteiden arvottamismenetelmään jotta asiakassuhteiden arvon laskeminen vastaisi mahdollisimman hyvin kohdeyrityksen nykyisiä tarpeita. Asiakassuhteen arvon määrittämiseksi käytetään myös fokusryhmähaastattelua. Avainasiakkaat määritellään ja tilannetta havainnollistetaan sijoittamalla avainasiakkaat asiakasportfolioon.

Cooling system optimization in medium-speed engines

Tässä työssä optimoidaan keskinopean Wärtsilä 32 -dieselmoottorin jäähdytysjärjestelmää ja tutkitaan taajuusmuuttajien käyttömahdollisuutta kiertopumppujen yhteydessä niin, että järjestelmässä saataisiin kiertämään vain kulloinkin tarvittava määrä vettä. Tutkimuksen mallinnus on toteutettu laatimalla aiemmin käytössä olleista yksinkertaisista simulointimalleista yksi malli, johon on sisällytetty sekä virtauksen että lämmönsiirron laskenta, jotka on aiemmin mallinnettu erillisillä ohjelmilla. Diplomityö on osa projektia, joka on tehty Sähkötekniikan osaston tutkijan Mikko Pääkkösen kanssa yhteistyössä. Tämän diplomityö keskittyy lähinnä virtausteknisiin ja lämmönsiirtoon liittyviin asioihin, kun taas sähkötekniikan osuus on esitetty Mikko Pääkkösen raportissa. Tulosten perustella voidaan sanoa, että taajuusmuuttajakäyttö kannattaa kiertopumppujen yhteydessä. Käyttämällä pumppujen virtaussäätöä voidaan jäähdytysjärjestelmästä jättää monia komponentteja, kuten termostaattiventtiilejä pois. Mallinnetut yksinkertaiset piiriratkaisut näyttävät toimivan ainakin yleisellä tasolla. Tutkimusta pumppujen säädöstä ja tässä projektissa luoduista jäähdytysjärjestelmäkonfiguraatioista kannattaa jatkaa.

Stock and Bond Market Integration: Evidence from Russian Financial Markets

Minimizing the risks of an investment portfolio but not in the favour of expected returns is one of the key interests of an investor. Typically, portfolio diversification is achieved using two main strategies: investing in different classes of assets thought to have little or negative correlations or investing in similar classes of assets in multiple markets through international diversification. This study investigates integration of the Russian financial markets in the time period of January 1, 2003 to December 28, 2007 using daily data. The aim is to test the intra-country and cross-country integration of the Russian stock and bond markets between seven countries. Our test methodology for the short-run dynamics testing is the vector autoregressive model (VAR) and for the long-run cointegration testing we use the Johansen cointegration test which is an extension to VAR. The empirical results of this study show that the Russian stock and bond markets are not integrated in the long-run either at intra-country or cross-country level which means that the markets are relatively segmented. The short-run dynamics are also relatively low. This implies a presence of potential gains from diversification.

Adaptive optimization schemes for mobile VoIP applications Battery life and call quality aspects

In this thesis programmatic, application-layer means for better energy-efficiency in the VoIP application domain are studied. The work presented concentrates on optimizations which are suitable for VoIP-implementations utilizing SIP and IEEE 802.11 technologies. Energy-saving optimizations can have an impact on perceived call quality, and thus energy-saving means are studied together with those factors affecting perceived call quality. In this thesis a general view on a topic is given. Based on theory, adaptive optimization schemes for dynamic controlling of application's operation are proposed. A runtime quality model, capable of being integrated into optimization schemes, is developed for VoIP call quality estimation. Based on proposed optimization schemes, some power consumption measurements are done to find out achievable advantages. Measurement results show that a reduction in power consumption is possible to achieve with the help of adaptive optimization schemes.

Optimization of short term power trading between Russia, Finland and Baltic countries

Russian and Baltic electricity markets are in the process of reformation and development on the way for competitive and transparent market. Nordic market also undergoes some changes on the way to market integration. Old structure and practices have been expired whereas new laws and rules come into force. The master thesis describes structure and functioning of wholesale electricity markets, cross-border connections between different countries. Additionally methods of cross-border trading using different methods of capacity allocation are disclosed. The main goal of present thesis is to study current situation at different electricity markets and observe changes coming into force as well as the capacity and electricity balances forecast in order to optimize short term power trading between countries and estimate the possible profit for the company.