The figure of the earth, determined from observations made by order of the French King, at the polar circle: by Messrs de Maupertuis, Camus, Clairaut, Le Monnier, members of the Royal Academy of Sciences, the abbé Outhier, correspondent of the Academy, and Mr. Celsius, professor of astronomy at Upsal : translated from the French of M. de Maupertuis.

Digital reproduction, The National Library of Finland, Centre for Preservation and Digitisation, Mikkeli

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.

Enhancing performance of paper coatings by tailor-made plastic pigments

The paper industry is constantly looking for new ideas for improving paper products while competition and raw material prices are increasing. Many paper products are pigment coated. Coating layer is the top layer of paper, thus by modifying coating pigment also the paper itself can be altered and value added to the final product. In this thesis, synthesis of new plastic and hybrid pigments and their performance in paper and paperboard coating is reported. Two types of plastic pigments were studied: core-shell latexes and solid beads of maleimide copolymers. Core-shell latexes with partially crosslinked hydrophilic polymer core of poly(n-butyl acrylate-co-methacrylic acid) and a hard hydrophobic polystyrene shell were prepared to improve the optical properties of coated paper. In addition, the effect of different crosslinkers was analyzed and the best overall performance was achieved by the use of ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA). Furthermore, the possibility to modify core-shell latex was investigated by introducing a new polymerizable optical brightening agent, 1-[(4-vinylphenoxy)methyl]-4-(2-henylethylenyl)benzene which gave promising results. The prepared core-shell latex pigments performed smoothly also in pilot coating and printing trials. The results demonstrated that by optimizing polymer composition, the optical and surface properties of coated paper can be significantly enhanced. The optimal reaction conditions were established for thermal imidization of poly(styrene-co-maleimide) (SMI) and poly(octadecene-co-maleimide) (OMI) from respective maleic anhydride copolymer precursors and ammonia in a solvent free process. The obtained aqueous dispersions of nanoparticle copolymers exhibited glass transition temperatures (Tg) between 140-170ºC and particle sizes from 50-230 nm. Furthermore, the maleimide copolymers were evaluated in paperboard coating as additional pigments. The maleimide copolymer nanoparticles were partly imbedded into the porous coating structure and therefore the full potential of optical property enhancement for paperboard was not achieved by this method. The possibility to modify maleimide copolymers was also studied. Modifications were carried out via N-substitution by replacing part of the ammonia in the imidization reaction with amines, such as triacetonediamine (TAD), aspartic acid (ASP) and fluorinated amines (2,2,2- trifluoroethylamine, TFEA and 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobuthylamine, HFBA). The obtained functional nanoparticles varied in size between 50-217 nm and their Tg from 150-180ºC. During the coating process the produced plastic pigments exhibited good runnability. No significant improvements were achieved in light stability with TAD modified copolymers whereas nanoparticles modified with aspartic acid and those containing fluorinated groups showed the desired changes in surface properties of the coated paperboard. Finally, reports on preliminary studies with organic-inorganic hybrids are presented. The hybrids prepared by an in situ polymerization reaction consisted of 30 wt% poly(styrene- co-maleimide) (SMI) and high levels of 70 wt% inorganic components of kaolin and/or alumina trihydrate. Scanning Electron Microscopy (SEM) images and characterization by Fourier Transform Infrared Spcetroscopy (FTIR) and X-Ray Diffraction (XRD) revealed that the hybrids had conventional composite structure and inorganic components were covered with precipitated SMI nanoparticles attached to the surface via hydrogen bonding. In paper coating, the hybrids had a beneficial effect on increasing gloss levels.

Removal of cyanobacterial toxins by strains of probiotic bacteria

Nedbrytning av blågrönalgtoxiner med hälsobefrämjande mjölksyrebakterier Blomningar av cyanobakterier (blågrönalger) har blivit ett världsomfattande fenomen i eutrofierade vattenmiljöer. Cyanobakterier producerar toxiner, både levergifter och nervgifter, vilka utgör en hälsorisk för människan. Exponeringsrutter omfattar både dricksvatten och förorenade matvaror. Rening av dricksvatten från dessa toxiner är således av hög prioritet. Konventionella vatttenreningsprocesser är inte alltid tillräckligt effektiva mot cyanotoxiner. Därför behövs utveckling av nya effektiva biologiska metoder för vattenrening, vilka kunde komplettera de redan existerande metoderna. FM Sonja Nybom har i sin doktorsavhandling undersökt eliminering av cyanotoxiner från dricksvatten med hjälp av probioter. Probiotiska bakterier, såsom mjölksyrebakterier och bifidobakterier, finns i den naturliga tarmfloran och har även visats ha gynnsamma effekter för människans hälsa. I avhandlingen visades flera olika stammar av probiotiska mjölksyrebakterier och bifidobakterier effektivt eliminera cyanotoxiner, såsom levergiftiga microcystiner, från vatten. Elimineringen undersöktes under olika omständigheter och visades vara beroende av bland annat vattentemperatur, pH, celldensitet och närvaro av kolkälla (glukos) för bakterierna. Metaboliskt aktiva, levande bakterier krävdes för effektiv toxineliminering. En kombination av flera probiotstammar resulterade i effektivare nedbrytning av toxiner i jämförelse med enskilda bakteriestammar. Även reaktionstiden var av betydelse för effektiviteten; efter ett dygns inkubering åstadkoms nästan total nedbrytning. Sammanfattningsvis tyder resultaten på att metoder utnyttjande dessa hälsobefrämjande probiotiska bakterier kunde utvecklas till att användas vid rening av dricksvatten från cyanotoxiner samt användas som en personlig skyddsmekanism mot cyanotoxiner i mag-tarmkanalen.

Printed low-voltage organic transistors on plastics and paper

The main advantage of organic electronics over the more widespread inorganic counterparts lies not in the electrical performance, but rather in the solution processability that opens up for low-cost flexible electronics (e.g. displays, sensors and smart tags) fabricated by using printing techniques. Replacing the commonly used laboratory-scale fabrication techniques with mass-printing techniques is, however, truly challenging, especially when low-voltage operation is required. In this thesis it is, nevertheless, demonstrated that low-voltage organic transistors can be fully printed with a similar performance to that of transistors made by laboratory scale techniques. The use of an ion-modulated type of organic field effect transistor (OFET) not only enabled low-voltage operation and printability, but was also found to result in low sensitivity to the surface roughness of the substrate. This allows not only the use of low-cost plastic substrates, but even the use of paper as a substrate. However, while absorption into the porous paper surface is advantageous in a graphical printing process, by reducing the spreading and the coffee-stain effect and by improving the adhesion, it provides great challenges when applying thin electrically active layers. In spite of these difficulties we were able to demonstrate the first low-voltage OFET to be fabricated on paper. We have also shown that low-cost incandescent lamps can be used for sintering printed metal-nanoparticles, and that the process was especially suitable on paper and compatible with a roll-to-roll manufacturing process.

Konkurssin ennustaminen ja makrotaloudelliset muuttujat: rakennusalan pk-yritykset

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää kannattaako makrotaloudellisia muuttujia käyttää tunnuslukujen lisäksi yrityksen konkurssin ennustamisessa. Perinteiset konkurssinennustamismallit hyödyntävät pelkästään tilinpäätöksestä saatavia tunnuslukuja eivätkä huomioi yrityksen toimintaympäristöä ja sen muutoksia. Aiemmissa tutkimuksissa makrotaloudellisilla muuttujilla on pystytty parantamaan perinteisiä ennustamismalleja. Tutkimus toteutetaan luomalla kolme erilaista konkurssinennustamismallia logistista regressioanalyysiä hyödyntäen ja vertailemalla niiden paremmuutta. Tutkimustulokset osoittavat, että rakennusalan pk-yritysten konkursseja pystytään ennustamaan kolmen tunnusluvun mallilla. Taloudellisen ajanjakson, jolta yrityksen tiedot ovat peräisin, huomioiminen ei tuo malliin lisäarvoa eikä paranna ennustamiskykyä merkittävästi.

Konkurssin ennustaminen ja makrotaloudelliset muuttujat: rakennusalan pk-yritykset

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää kannattaako makrotaloudellisia muuttujia käyttää tunnuslukujen lisäksi yrityksen konkurssin ennustamisessa. Perinteiset konkurssinennustamismallit hyödyntävät pelkästään tilinpäätöksestä saatavia tunnuslukuja eivätkä huomioi yrityksen toimintaympäristöä ja sen muutoksia. Aiemmissa tutkimuksissa makrotaloudellisilla muuttujilla on pystytty parantamaan perinteisiä ennustamismalleja. Tutkimus toteutetaan luomalla kolme erilaista konkurssinennustamismallia logistista regressioanalyysiä hyödyntäen ja vertailemalla niiden paremmuutta. Tutkimustulokset osoittavat, että rakennusalan pk-yritysten konkursseja pystytään ennustamaan kolmen tunnusluvun mallilla. Taloudellisen ajanjakson, jolta yrityksen tiedot ovat peräisin, huomioiminen ei tuo malliin lisäarvoa eikä paranna ennustamiskykyä merkittävästi.

Filosofiasta ja sen kohtalosta : Paul de Man ja Kant

Nimekkeen selitys: de Manin artikkelista Phenomenality and materiality in Kant.

Turun seudun turvallisen ja kestävän liikkumisen suunnitelma

Turun seudun turvallisen ja kestävän liikkumisen suunnitelma on laadittu seudun kuntien ja Varsinais-Suomen ELY-keskuksen yhteistyönä. Suunnitelmassa on selvitetty liikenneturvallisuuden, liikkumisen, toimintaympäristön ja liikennejärjestelmän nykytilaa sekä kartoitettu liikenneturvallisuusongelmia erilaisten analyysien ja kyselyiden avulla. Nykytila-analyysin pohjalta on asetettu liikenneturvallisuustyön visio ja tavoitteet sekä määritetty toimenpide-ehdotukset. Tavoitteisiin pääsemistä tukevat liikenneympäristön parantamistoimenpiteiden ohjelma, liikkumisen ohjauksen toimintaohjelma sekä hallintokuntien liikenneturvallisuustyön toimenpiteistä kootut toimintasuunnitelmat. Onnettomuusanalyysin perusteella liikenneturvallisuuden tila oli Turun seudulla hieman koko Suomen keskiarvoa heikompi. Seudulla tapahtui vuosina 2001-2010 henkilövahinkoon johtaneita onnettomuuksia keskimäärin 132 / 100 000 asukasta, kun vastaava luku oli 126 koko maan osalta. Kuolemaan johtaneita onnettomuuksia tapahtui seudulla vähemmän, mutta loukkaantumiseen johtaneita onnettomuuksia koko maan keskiarvoa enemmän. Onnettomuuksissa kuoli tai loukkaantui koko maan keskiarvoa enemmän jalankulkijoita ja polkupyöräilijöitä. Lukumäärällisesti eniten onnettomuuksia tapahtui 18–19-vuotiaille, mutta henkilövahinkoon johtaneita onnettomuuksia tapahtui selvästi eniten 15–16-vuotiaille. Seudulla tapahtuneista liikenneonnettomuuksista aiheutui vuosittain keskimäärin 127,2 miljoonan euron kustannukset, josta kuntien osuus oli vuosittain noin 22,3 miljoonaa euroa. Asukkaille suunnatun kyselyn mukaan sekä työmatkat että lyhyet vapaa-ajan matkat tehtiin useimmiten henkilöautolla. Koululaisia pidettiin turvattomimpana tienkäyttäjäryhmänä, ja kävelyä sekä pyöräilyä turvattomimpina kulkutapoina. Välinpitämättömyyttä pidettiin merkittävimpänä syynä erilaisiin liikennerikkomuksiin ja tärkeimmäksi kehittämistarpeeksi nousi liikennekäyttäytyminen. Yhdyskuntarakenteen ja toimintaympäristön analyysin perusteella seudulla on hyvät edellytykset kestävien kulkumuotojen kuten joukkoliikenteen houkuttelevuuden lisäämiselle sekä kävelyn ja pyöräilyn verkoston kehittämiselle. Onnettomuusanalyysin ja valtakunnallisten tavoitteiden pohjalta Turun seudulle asetettiin liikenneturvallisuustyön tavoitteet. Tavoitelaskelman mukaan liikennekuolemien ja loukkaantuneiden määrä tulee puolittaa vuosien 2006-2010 keskiarvosta vuoteen 2020 mennessä. Tavoitteen mukaan liikenteessä kuolee enintään 6 (lähtötaso 12) ja loukkaantuu 236 (lähtötaso 471) vuonna 2020. Vaikutusarvion perusteella voidaan arvioida päästävän tavoitteeseen suunnitelmakauden aikana. Tavoitteiden saavuttaminen on kuitenkin haasteellista ja edellyttää tehokasta yhteistyötä eri tahojen välillä. Tavoitteeseen tulee pyrkiä laajaa keinovalikoimaa käyttäen. Suunnitelmatyön aikana aktivoitiin kuntien turvallisen ja kestävän liikkumisen ryhmät, joiden toiminnan tueksi laadittiin toimintasuunnitelmat sekä vuosikello työn eri vaiheista. Ryhmät vastaavat suunnitelman toteuttamisesta, toteutumisen seurannasta ja tarvittaessa päivittämisestä.