Large-eddy simulation of wind flows over complex terrains for wind energy applications

Wind energy has obtained outstanding expectations due to risks of global warming and nuclear energy production plant accidents. Nowadays, wind farms are often constructed in areas of complex terrain. A potential wind farm location must have the site thoroughly surveyed and the wind climatology analyzed before installing any hardware. Therefore, modeling of Atmospheric Boundary Layer (ABL) flows over complex terrains containing, e.g. hills, forest, and lakes is of great interest in wind energy applications, as it can help in locating and optimizing the wind farms. Numerical modeling of wind flows using Computational Fluid Dynamics (CFD) has become a popular technique during the last few decades. Due to the inherent flow variability and large-scale unsteadiness typical in ABL flows in general and especially over complex terrains, the flow can be difficult to be predicted accurately enough by using the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations (RANS). Large- Eddy Simulation (LES) resolves the largest and thus most important turbulent eddies and models only the small-scale motions which are more universal than the large eddies and thus easier to model. Therefore, LES is expected to be more suitable for this kind of simulations although it is computationally more expensive than the RANS approach. With the fast development of computers and open-source CFD software during the recent years, the application of LES toward atmospheric flow is becoming increasingly common nowadays. The aim of the work is to simulate atmospheric flows over realistic and complex terrains by means of LES. Evaluation of potential in-land wind park locations will be the main application for these simulations. Development of the LES methodology to simulate the atmospheric flows over realistic terrains is reported in the thesis. The work also aims at validating the LES methodology at a real scale. In the thesis, LES are carried out for flow problems ranging from basic channel flows to real atmospheric flows over one of the most recent real-life complex terrain problems, the Bolund hill. All the simulations reported in the thesis are carried out using a new OpenFOAM® -based LES solver. The solver uses the 4th order time-accurate Runge-Kutta scheme and a fractional step method. Moreover, development of the LES methodology includes special attention to two boundary conditions: the upstream (inflow) and wall boundary conditions. The upstream boundary condition is generated by using the so-called recycling technique, in which the instantaneous flow properties are sampled on aplane downstream of the inlet and mapped back to the inlet at each time step. This technique develops the upstream boundary-layer flow together with the inflow turbulence without using any precursor simulation and thus within a single computational domain. The roughness of the terrain surface is modeled by implementing a new wall function into OpenFOAM® during the thesis work. Both, the recycling method and the newly implemented wall function, are validated for the channel flows at relatively high Reynolds number before applying them to the atmospheric flow applications. After validating the LES model over simple flows, the simulations are carried out for atmospheric boundary-layer flows over two types of hills: first, two-dimensional wind-tunnel hill profiles and second, the Bolund hill located in Roskilde Fjord, Denmark. For the twodimensional wind-tunnel hills, the study focuses on the overall flow behavior as a function of the hill slope. Moreover, the simulations are repeated using another wall function suitable for smooth surfaces, which already existed in OpenFOAM® , in order to study the sensitivity of the flow to the surface roughness in ABL flows. The simulated results obtained using the two wall functions are compared against the wind-tunnel measurements. It is shown that LES using the implemented wall function produces overall satisfactory results on the turbulent flow over the two-dimensional hills. The prediction of the flow separation and reattachment-length for the steeper hill is closer to the measurements than the other numerical studies reported in the past for the same hill geometry. The field measurement campaign performed over the Bolund hill provides the most recent field-experiment dataset for the mean flow and the turbulence properties. A number of research groups have simulated the wind flows over the Bolund hill. Due to the challenging features of the hill such as the almost vertical hill slope, it is considered as an ideal experimental test case for validating micro-scale CFD models for wind energy applications. In this work, the simulated results obtained for two wind directions are compared against the field measurements. It is shown that the present LES can reproduce the complex turbulent wind flow structures over a complicated terrain such as the Bolund hill. Especially, the present LES results show the best prediction of the turbulent kinetic energy with an average error of 24.1%, which is a 43% smaller than any other model results reported in the past for the Bolund case. Finally, the validated LES methodology is demonstrated to simulate the wind flow over the existing Muukko wind farm located in South-Eastern Finland. The simulation is carried out only for one wind direction and the results on the instantaneous and time-averaged wind speeds are briefly reported. The demonstration case is followed by discussions on the practical aspects of LES for the wind resource assessment over a realistic inland wind farm.

Map illustrating the site of the harbours for the proposed Obi-railway : the soundings are all calculated in feet and are based upon the data of the Russian Marine Ministry : the underlined figures are soundings taken by the scooner Bakan, 1887

Kartta kuuluu A. E. Nordenskiöldin kokoelmaan

A new & accurate map of the North Pole with all the countries hitherto discovered situated near or adjacent to it as well as some others more remote. Drawn from the latest and best authorities and regulated by astronom.l observat.ns by Eman. Bowen.

0-meridiaani: Lontoo. - Koordinaattiasteikko: N90°-55°[50°].

Robottihitsauksen toimintojen kehittäminen hitsaustuotannossa

Tämän diplomityön tarkoituksena oli kehittää robottihitsauksen toimintoja KKR Steel Oy:ssä. Tärkeimmät tutkimuskohteet olivat robottisolujen toiminnan tehostaminen ja uusien robottihitsaukseen sopivien tuotteiden kartoittaminen. Työ on jaettu teoreettiseen ja käytännön osuuteen. Teoriaosassa perehdytään kirjallisuuskatsauksen kautta robottihitsauksen perusteisiin, hitsauksen robotisointiin sekä tuottavuuteen ja laatuun. Robottihitsauksen osuudessa käsitellään hitsausrobotin rakennetta, siihen liittyviä oheislaitteita ja robottien ohjelmointia. Hitsauksen robotisoinnissa selvitetään syitä robottihitsauksen käyttöönotolle, robotisoitavilta tuotteilta vaadittavia ominaisuuksia sekä erilaisia toimenpiteitä robottiaseman toiminnan tehostamiseksi. Tuottavuuteen liittyvässä osuudessa selvitetään erilaisten laskentakaavojen ja tunnuslukujen käyttöä ja merkitystä hitsauksessa. Käytännön osuudessa kartoitettiin yrityksen robottihitsauksen lähtötilanne ja selvitettiin ongelmakohtien perusteella kehittämistoimenpiteitä. Tutkimuksissa seurattiin ja havainnoitiin hitsaustuotannon eri vaiheita, minkä perusteella laadittiin erilaisia parannuskeinoja. Toimenpiteistä saatavan hyödyn arviointiin käytettiin yrityksen tuotantoon sopivia mittareita kuten läpimenoaikaa ja kaariaikasuhdetta. Havaittujen ongelmakohtien perusteella ryhdyttiin kehittämään hitsauskiinnittimien suunnittelua ja käsittelylaitteiden käyttöä hitsaustuotannossa sekä hyödyntämään etäohjelmointia tuotteiden viennissä robottiasemille. Lisäksi robottiasemien käyttöastetta pyrittiin nostamaan tutkimalla käsinhitsattavia tuotteita ja siirtämällä niistä robotille soveltuvimmat robottiasemille hitsattavaksi.

Is All Fair in Law and War? The Ambiguous Principle of Proportionality of Collateral Damage and the CIA Drone Attacks in Pakistan

Tutkielma käsittelee Yhdysvaltain CIAn miehittämättömiä lennokki-iskuja Pakistanissa kansainvälisen humanitaarisen oikeuden suhteellisuusperiaatteen näkökulmasta. Suhteellisuusperiaatteen mukaan aseellisista iskuista saatavan sotilaallisen hyödyn tulee olla suhteellinen verrattuna siviileille aiheutuvaan haittaan. CIAn iskuja Pakistanissa on kritisoitu, että ne eivät täytä suhteellisuusperiaatteen asettamia vaatimuksia. Tutkielmassa perehdytään ensinnäkin selvittämään ne velvollisuudet, jotka suhteellisuusperiaate asettaa hyökkääjille. Sen jälkeen CIAn lennokki-iskuja tutkitaan näiden velvollisuuksien valossa. Tutkielmassa pyritään selvittämään antaako suhteellisuusperiaatteen luomat oikeudelliset velvollisuudet riittävää suojaa Pakistanin siviileille lennokki-iskujen tuhoja vastaan. Lisäksi pyritään selvittämään, onko lennokki-iskuissa viitteitä suhteellisuusperiaatteen vastaisista iskuista. Tutkimusmenetelmänä käytetään positivistista lainopin metodia, jonka avulla selvitetään voimassa olevaa kansainvälisen humanitaarisen tapaoikeuden suhteellisuusperiaatteen sisältöä. Oikeudellisina lähteinä käytetään pääasiassa humanitaarista tapaoikeutta, mutta tulkinnallisena apuna myös kansainvälisiä sopimuksia sekä oikeuden päätöksiä. Lisäksi oikeudellinen kirjallisuus on tutkimuksessa tärkeässä asemassa. Tutkimuksessa päädytään siihen, että suhteellisuusperiaatteen asettamat velvollisuudet hyökkääjälle ovat niin epämääräiset, että ne eivät anna riittävää suojaa siviileille. Ensinnäkin hyökkääjä voi määrittää sotilaallisen hyödyn omien päämääriensä mukaisesti suhteellisuusanalyysissä. Lisäksi kynnys sille, mikä katsotaan suhteellisuusperiaatteen vastaisuudeksi on hyvin epämääräinen ja korkea. Tämän vuoksi varotoimenpiteet iskujen suunnittelussa ovat hyvin tärkeässä asemassa myös suhteellisuusanalyysissä. Kuitenkin jos hyökkääjä edes jossain määrin osoittaa, että on tehnyt iskut hyvässä uskossa niiden laillisuudesta, iskujen katsotaan yleensä olevan suhteellisuusperiaatteen mukaisia. CIAn lennokki-iskuissa Pakistanissa on viitteitä suhteellisuusperiaatteen vastaisuudesta erityisesti ”tunnusmerkki-iskujen” osalta. ”Tunnusmerkki-iskut” johtavat yleensä vain vähäiseen sotilaalliseen hyötyyn aiheuttaen silti siviiliuhreja. Lisäksi erityisesti tunnusmerkki-iskuissa edellytetään korkeampaa tarkkuutta varotoimenpiteissä. Kuitenkin useat siviiliuhrit voivat merkitä sitä, että näitä varotoimenpiteitä ei ole noudatettu iskuissa.

The outtermost or the fartheste parte of the Easterne Sea eastwardly, the which lyeth inclosed with in the coastes of East Finland, Rusland, & Lyffland, and wherein lye the Narve and Wyburgh the twoo furthermost places or marchante townes of the whole Easterne Navigation, with all the circumstances of the situation, the isles and Swedish rockes called Schares

Janamittakaavat: Englishe leagues 20 in a degree ; Spanische leagues 17 1/2 in a degree ; Dutche leagues 15 in a degree.

GIS-based approach for optimization of onshore wind park infrastructure alignment in Finland

Wind power is a rapidly developing, low-emission form of energy production. In Fin-land, the official objective is to increase wind power capacity from the current 1 005 MW up to 3 500–4 000 MW by 2025. By the end of April 2015, the total capacity of all wind power project being planned in Finland had surpassed 11 000 MW. As the amount of projects in Finland is record high, an increasing amount of infrastructure is also being planned and constructed. Traditionally, these planning operations are conducted using manual and labor-intensive work methods that are prone to subjectivity. This study introduces a GIS-based methodology for determining optimal paths to sup-port the planning of onshore wind park infrastructure alignment in Nordanå-Lövböle wind park located on the island of Kemiönsaari in Southwest Finland. The presented methodology utilizes a least-cost path (LCP) algorithm for searching of optimal paths within a high resolution real-world terrain dataset derived from airborne lidar scannings. In addition, planning data is used to provide a realistic planning framework for the anal-ysis. In order to produce realistic results, the physiographic and planning datasets are standardized and weighted according to qualitative suitability assessments by utilizing methods and practices offered by multi-criteria evaluation (MCE). The results are pre-sented as scenarios to correspond various different planning objectives. Finally, the methodology is documented by using tools of Business Process Management (BPM). The results show that the presented methodology can be effectively used to search and identify extensive, 20 to 35 kilometers long networks of paths that correspond to certain optimization objectives in the study area. The utilization of high-resolution terrain data produces a more objective and more detailed path alignment plan. This study demon-strates that the presented methodology can be practically applied to support a wind power infrastructure alignment planning process. The six-phase structure of the method-ology allows straightforward incorporation of different optimization objectives. The methodology responds well to combining quantitative and qualitative data. Additional-ly, the careful documentation presents an example of how the methodology can be eval-uated and developed as a business process. This thesis also shows that more emphasis on the research of algorithm-based, more objective methods for the planning of infrastruc-ture alignment is desirable, as technological development has only recently started to realize the potential of these computational methods.