Adsorption kinetics in the presence of external fields

In this article we present a detailed analysis of the kinetics of a class of sequential adsorption models that take into account the effect of externally applied fields (as an electric field, or a shear rate) on the adsorption. The excluded volume interactions related to the finite size of the adsorbing particles are modified by the external fields. As a result, new adsorption mechanisms appear with respect to the ones used to describe the kinetics in a quiescent fluid. In particular, if the adsorbing particles are allowed to roll over preadsorbed ones, adsorption becomes non local even in the simplest geometry. An exact analytic theory cannot be developed, but we introduce a self-consistent theory that turns out to agree with the simulation results over all the range of the parameters.

Adsorption kinetics in the presence of external fields

In this article we present a detailed analysis of the kinetics of a class of sequential adsorption models that take into account the effect of externally applied fields (as an electric field, or a shear rate) on the adsorption. The excluded volume interactions related to the finite size of the adsorbing particles are modified by the external fields. As a result, new adsorption mechanisms appear with respect to the ones used to describe the kinetics in a quiescent fluid. In particular, if the adsorbing particles are allowed to roll over preadsorbed ones, adsorption becomes non local even in the simplest geometry. An exact analytic theory cannot be developed, but we introduce a self-consistent theory that turns out to agree with the simulation results over all the range of the parameters.

Evaporation and coarsening dynamics with open boundaries

We present a study of the evaporation dynamics of a substance undergoing a coarsening process. The system is modeled by the Cahn-Hilliard equation with absorbing boundaries. We have found that the dynamics, although of a diffusive nature, is much slower than the usual one without coarsening. Analytical and simulation results are in reasonable agreement.

Aggregation under a forced convective flow

Morphological transitions are analyzed for a radial multiparticle diffusion-limited aggregation process grown under a convective drift. The introduction of a tangential flow changes the morphology of the diffusion-limited structure, into multiarm structures, inclined opposite to the flow, whose limit consists of single arms, when decreasing density. The case of shear flow is also considered. The anisotropy of the patterns is characterized in terms of a tangential correlation function based analysis. Comparison between the simulation results and preliminary experimental results has been done.

A Gain Scheduling Model Predictive Controller for Blood Glucose Control in Type 1 Diabetes

This paper presents a control strategy for blood glucose(BG) level regulation in type 1 diabetic patients. To design the controller, model-based predictive control scheme has been applied to a newly developed diabetic patient model. The controller is provided with a feedforward loop to improve meal compensation, a gain-scheduling scheme to account for different BG levels, and an asymmetric cost function to reduce hypoglycemic risk. A simulation environment that has been approved for testing of artificial pancreas control algorithms has been used to test thecontroller. The simulation results show a good controller performance in fasting conditions and meal disturbance rejection, and robustness against model–patient mismatch and errors in mealestimation

A Fast Gradient Approximation for Nonlinear Blind Signal Processing

When dealing with nonlinear blind processing algorithms (deconvolution or post-nonlinear source separation), complex mathematical estimations must be done giving as a result very slow algorithms. This is the case, for example, in speech processing, spike signals deconvolution or microarray data analysis. In this paper, we propose a simple method to reduce computational time for the inversion of Wiener systems or the separation of post-nonlinear mixtures, by using a linear approximation in a minimum mutual information algorithm. Simulation results demonstrate that linear spline interpolation is fast and accurate, obtaining very good results (similar to those obtained without approximation) while computational time is dramatically decreased. On the other hand, cubic spline interpolation also obtains similar good results, but due to its intrinsic complexity, the global algorithm is much more slow and hence not useful for our purpose.

Detección Robusta por Grupos de Señales Primarias

La radio cognitiva es una tecnología inalámbrica propuesta para usar eficientemente los recursos del espectro radioeléctrico permitiendo así reducir la carga existente en las bandas de frecuencia de uso libre.Las redes de radio cognitiva son capaces de escanear el espectro y adaptar sus parámetros para operar en las bandas no ocupadas. Para evitar interferir con usuarios con licencia que operan en un determinado canal, la sensibilidad de las redes tiene que ser muy alta. Ello se consigue con métodos de detección cooperativos. Los métodos de detección cooperativa actuales tienen una carencia de robustez ya sea frente a ataques puntuales o continuos.En este artículo presentamos un método de fusión por grupos que tiene presente el comportamiento de los usuarios a corto y largo plazo. Al realizar la fusión de los datos, el método se basa en dar mayor peso a los grupos de usuarios con mayor unanimidad en sus decisiones.Los resultados de las simulaciones prueban que en presencia de atacantes el método de fusión por grupos propuesto consigue una detección superior a otros métodos, cumpliendo los requisitos de sensibilidad mínimos de las redes de radio cognitiva incluso con un 12 de usuarios reiteradamente maliciosos o un 10 de atacantes puntuales.

A model of the wind direction signature in the Stokes emission vector from the ocean surface at microwave frequencies

This paper presents a model of the Stokes emission vector from the ocean surface. The ocean surface is described as an ensemble of facets with Cox and Munk's (1954) Gram-Charlier slope distribution. The study discusses the impact of different up-wind and cross-wind rms slopes, skewness, peakedness, foam cover models and atmospheric effects on the azimuthal variation of the Stokes vector, as well as the limitations of the model. Simulation results compare favorably, both in mean value and azimuthal dependence, with SSM/I data at 53° incidence angle and with JPL's WINDRAD measurements at incidence angles from 30° to 65°, and at wind speeds from 2.5 to 11 m/s.

System identification using a linear combination of cumulant slices

In this paper we develop a new linear approach to identify the parameters of a moving average (MA) model from the statistics of the output. First, we show that, under some constraints, the impulse response of the system can be expressed as a linear combination of cumulant slices. Then, thisresult is used to obtain a new well-conditioned linear methodto estimate the MA parameters of a non-Gaussian process. Theproposed method presents several important differences withexisting linear approaches. The linear combination of slices usedto compute the MA parameters can be constructed from dif-ferent sets of cumulants of different orders, providing a generalframework where all the statistics can be combined. Further-more, it is not necessary to use second-order statistics (the autocorrelation slice), and therefore the proposed algorithm stillprovides consistent estimates in the presence of colored Gaussian noise. Another advantage of the method is that while mostlinear methods developed so far give totally erroneous estimates if the order is overestimated, the proposed approach doesnot require a previous estimation of the filter order. The simulation results confirm the good numerical conditioning of thealgorithm and the improvement in performance with respect to existing methods.

Maximum likelihood estimation of position in GNSS

In this letter, we obtain the Maximum LikelihoodEstimator of position in the framework of Global NavigationSatellite Systems. This theoretical result is the basis of a completelydifferent approach to the positioning problem, in contrastto the conventional two-steps position estimation, consistingof estimating the synchronization parameters of the in-viewsatellites and then performing a position estimation with thatinformation. To the authors’ knowledge, this is a novel approachwhich copes with signal fading and it mitigates multipath andjamming interferences. Besides, the concept of Position–basedSynchronization is introduced, which states that synchronizationparameters can be recovered from a user position estimation. Weprovide computer simulation results showing the robustness ofthe proposed approach in fading multipath channels. The RootMean Square Error performance of the proposed algorithm iscompared to those achieved with state-of-the-art synchronizationtechniques. A Sequential Monte–Carlo based method is used todeal with the multivariate optimization problem resulting fromthe ML solution in an iterative way.

Laivan voimalaitoksen ja jännitevälipiirillisen ruoripotkurikäytön vuorovaikutusten mallintaminen

Diplomityössä on tutkittu sähköisellä potkurijärjestelmällä varustetun laivan voimalaitoksen ja jännitevälipiirillisen propulsiokäytön vuorovaikutusta laivan hätäpysäytyksen aikana. Työssä on kehitetty simulointimalleja jännitevälipiirillisten sähkökäyttöjen simuloimiseksi Saber -simulontiohjelmistolla.Työn alkuosassa esitetään lyhyt yhteenveto laivan sähköisestä potkurijärjestelmästä komponentteineen, käsitellään laivan hätäpysäytyksen teoriaa sekä simuloinneissa huomioonotettavia laivan ja potkurin hydrodynaamisia ominaisuuksia. Työssä käytettävän simulointiohjelmiston toimintaa selvitetään lyhyesti. Jännitevälipiirillisellä propulsiokäytöllä varustetun laivan hätäpysäytyksen simulointimalli esitellään kokonaisuudessaan ja käsitellään simulointimallin sisältämien osakokonaisuuksien teoriaa ja toimintaa. Kehitetyn simulointimallin toimintaa on tarkasteltu vertaamalla tuloksia vastaavansyklokonvertterikäytöllä varustetun laivan simulointituloksiin sekä vertaamallasimulointituloksia laivan merikoeajon yhteydessä tehtyihin mittauksiin. Simulointitulokset vastasivat teoriaa sekä mittaustuloksia varsin hyvin. Voimalaitoksenosalta ei mittaustuloksia ollut käytettävissä, mutta simulointitulokset ovat teorian mukaisia.

Performance Evaluation of Six-Sectored Configuration in Hexagonal WCDMA (UMTS) Cellular Network Layout

The objective of this master's thesis is to evaluate the optimum performance of sixsectored hexagonal layout of WCDMA (UMTS) network and analyze the performance at the optimum point. The maximum coverage and the maximum capacity are the main concern of service providers and it is always a challenging task for them to achieve economically. Because the optimum configuration of a network corresponds to a configuration which minimizes the number of sites required to provide a target service probability in the planning area which in turn reduces the deployment cost. The optimum performance means the maximum cell area and themaximum cell capacity the network can provide at the maximum antenna height satisfying the target service probability. Hexagon layout has been proven as the best layout for the cell deployment. In this thesis work, two different configurations using six-sectored sites have been considered for the performance comparison. In first configuration, each antenna is directed towards each corner of hexagon, whereas in second configurationeach antenna is directed towards each side of hexagon. The net difference in the configurations is the 30 degree rotation of antenna direction. The only indoor users in a flat and smooth semi-urban environment area have been considered for the simulation purpose where the traffic distribution is 100 Erl/km2 with 12.2 kbps speech service having maximum mobile speed of 3 km/hr. The simulation results indicate that a similar performance can be achieved in both the configurations, that is, a maximum of 947 m cellrange at antenna height of 49.5 m can be achieved when the antennas are directed towards the corner of hexagon, whereas 943.3 m cell range atantenna height of 54 m can be achieved when the antennas are directed towards the side of hexagon. However, from the interference point of view the first configuration provides better results. The simulation results also show that the network is coverage limited in both the uplink and downlink direction at the optimum point.

Taajuusmuuttajan häviöidensimulointityökalun kehitys

Diplomityössä on kehitetty kaksitasoisen jännitevälipiirillisen taajuusmuuttajan häviöiden simulointiin käytettävä simulointimalli osaksi säädettävän sähkömoottorikäytön simulointityökalua, jolla voidaan analysoida eri säätöalgoritmien, kuormituksen ja kytkentätaajuuden vaikutusta taajuusmuuttajan häviöihin. Aluksi on selvitetty yksityiskohtaisesti taajuusmuuttajan häviölähteet ja häviöiden fysikaalinen tausta. Taajuusmuuttajassa käytettäville komponenteille on esitetty simulointimalleja. Taajuusmuuttajan malli ja häviöiden laskenta-algoritmit on toteutettu C-kielellä. Taajuusmuuttajan malli vastaa perusrakenteeltaan ACS800-02-0260-5 - taajuusmuuttajaa. ACS800-02-0260-5 -taajuusmuuttajan häviöitä on simuloitu erilaisissa kuormitustilanteissa, ja simulointien tueksi taajuusmuuttajan häviöt on pyritty selvittämään laboratoriomittauksin.

Virtauslaskennankäyttö keskipakopumpun eroosiokulumisen mallintamisessa

Diplomityössä kehitetään malli tiheän kaksifaasivirtauksen aiheuttaman eroosiokulumi-sen mallintamiseksi, ratkaistaan virtauskenttä kahdessa erilaisessa keskipakopumpussa, sovelletaan kehitettyä mallia, sekävertaillaan mallin antamia tuloksia käytännön kokeissa saavutettuihin tuloksiin. Työssä on erityisenä mielenkiinnon kohteena savukaasupesurin pumppu. Työn alkuosa sisältää tarkemman kuvauksen savukaasupesurin toi-minnasta. Numeerinen ratkaisu ja laskentahilan generointi suoritetaan ANSYS CFX- ja Turbo-Grid-ohjelmistoilla. Laskennassa virtauksen Navier-Stokesin yhtälöt on aikakeskiarvo-tettu ja ratkaistu käyttäen kontrollitilavuusmenetelmää. Tiheiden kaksifaasivirtausten eroosiokulumista on mallinnettu tekijän kehittämällä mallilla, jonka käytännön toteutus-ta ei kuitenkaan saateta julkiseksi, koodin kehittämisessä käytetty teoria on kuitenkin esitetty työssä. Työn piirissä tehtiin myös kulumiskokeita Sulzer Pumps Finlandin Karhulan tehtailla, sekä vertailtiin simuloinnin tuloksia aikaisemmissa kokeissa saavutettuihin. Koejärjestelyt kuvataan työssä.

Mikrokanavareaktorin käyttö reaktorina eksotermisissä reaktioissa

Tämän työn kirjallisuusosassa on tarkasteltumikrokanavareaktoria teknisestä näkökulmasta. Kirjallisuusosassa käydään läpi mikrokanavareaktorin rakennetta, valmistajia sekä valmistusmenetelmiä. Toisena näkökulmana kirjallisuusosassa tarkastellaan mikrokanavareaktorin soveltuvuutta eksotermisiin reaktioihin. Eksotermisista reaktioista tarkasteluun valittiin FIscher-Tropsch synteesi, jota tarkastellaan tässä työssä tarkemmin. Lopuksi kirjallisuusosassa käsitellään mikrokanavareaktoritekniikkalla saavutettavia etuja sekä mikrokanavareaktoritekniikkaan liittyviä ongelmia. Soveltavassa osassa tarkasteltiin mikrokanavareaktorin soveltuvuutta Fischer-Tropsch synteesiin käyttäen apuna Aspen+ simulointiohjelmaa. Aspen+ simulointiohjelman avulla nähtiin mikrokanavareaktorin koon vaikutus Fischer-Tropsh synteesiin. Lisäksi soveltavassa osassa suunniteltiin simulointituloksiin sekä kirjallisuudesta saatuihin tietoihin perustuva teollisuuden mittakaavaan soveltuva mikrokanavareaktori. Lopuksi työssä pohdittiin mikrokanavareaktoritekniikkaa kirjallisuus sekä sekä soveltavan osan perusteella.