Biased diffusion in confined media: Test of the Fick-Jacobs approximation and validity criteria

We study biased, diffusive transport of Brownian particles through narrow, spatially periodic structures in which the motion is constrained in lateral directions. The problem is analyzed under the perspective of the Fick-Jacobs equation, which accounts for the effect of the lateral confinement by introducing an entropic barrier in a one-dimensional diffusion. The validity of this approximation, based on the assumption of an instantaneous equilibration of the particle distribution in the cross section of the structure, is analyzed by comparing the different time scales that characterize the problem. A validity criterion is established in terms of the shape of the structure and of the applied force. It is analytically corroborated and verified by numerical simulations that the critical value of the force up to which this description holds true scales as the square of the periodicity of the structure. The criterion can be visualized by means of a diagram representing the regions where the Fick-Jacobs description becomes inaccurate in terms of the scaled force versus the periodicity of the structure.

A partial ordering of knots and links through diagrammatic unknotting

In this paper we de. ne a partial ordering of knots and links using a special property derived from their minimal diagrams. A link K' is called a predecessor of a link K if Cr(K') < Cr(K) and a diagram of K' can be obtained from a minimal diagram D of K by a single crossing change. In such a case, we say that K' < K. We investigate the sets of links that can be obtained by single crossing changes over all minimal diagrams of a given link. We show that these sets are specific for different links and permit partial ordering of all links. Some interesting results are presented and many questions are raised.

Decision-theoretic reflections on processing a fingermark

A recent publication in this journal [Neumann et al., Forensic Sci. Int. 212 (2011) 32-46] presented the results of a field study that revealed the data provided by the fingermarks not processed in a forensic science laboratory. In their study, the authors were interested in the usefulness of this additional data in order to determine whether such fingermarks would have been worth submitting to the fingermark processing workflow. Taking these ideas as a starting point, this communication here places the fingermark in its context of a case brought before a court, and examines the question of processing or not processing a fingermark from a decision-theoretic point of view. The decision-theoretic framework presented provides an answer to this question in the form of a quantified expression of the expected value of information (EVOI) associated with the processed fingermark, which can then be compared with the cost of processing the mark.

Reaction-diffusion lattice gas: Theory and computer results

We report on the study of nonequilibrium ordering in the reaction-diffusion lattice gas. It is a kinetic model that relaxes towards steady states under the simultaneous competition of a thermally activated creation-annihilation $(reaction$) process at temperature T, and a diffusion process driven by a heat bath at temperature T?T. The phase diagram as one varies T and T, the system dimension d, the relative priori probabilities for the two processes, and their dynamical rates is investigated. We compare mean-field theory, new Monte Carlo data, and known exact results for some limiting cases. In particular, no evidence of Landau critical behavior is found numerically when d=2 for Metropolis rates but Onsager critical points and a variety of first-order phase transitions.

Paisatge, poblament, cultura material i història de l'Ager Tarraconensis. Resultats i comparacions

Síntesi dels primers resultats del Projecte Ager Tarraconensis i de les aportacions al simposi, de les quals s’extreuen reflexions i coneixements nous sobre el tema de l’estudi entorn del conjunt de l’espai de la ciutat romana, del paisatge, tractat com un sistema. Les aportacions se centren en la varietat de les primeres estratègies de control romà del territori, de les tipologies i evolució dels establiments, dels aspectes econòmics i de la dinàmica del poblament. Tot plegat fa referència molt especialment al territori de Tarraco, per bé que es fan nombroses comparacions amb altres territoris de l’àrea catalana i saguntina i també d’altres províncies romanes. Tarraco es va perfilant com una ciutat amb un territorium molt productiu, no sols en agricultura, sinó també en indústries, producció tèxtil, explotacions de recursos minerals com les pedreres i el ferro, i amb un comerç molt actiu que la devia convertir en un port important de la Mediterrània occidental romana. La jerarquia dels hàbitats rurals també s’està demostrant més complexa gràcies al coneixement de noves aglomeracions. L’evolució posterior al període romà també ha entrat en discussió, especialment pel que fa a l’època islàmica, sobre la qual es discuteix si el camp va quedar poblat o despoblat, tema que resol en sentit positiu el diagrama pol·línic realitzat dins del marc del projecte.

Ohutlevytuotteenvalmistusteknisten piirteiden tunnistaminen ja käyttö suunnittelun apuna

Suunnittelu- ja valmistustoiminnot ovat eriytymässä myös ohutlevyteollisuudessa. Kilpailukyvyn parantamiseksi, valmistusta siirretään alihankkijoille maihin, jossa työvoima on halpaa ja suuret markkinat lähellä, tuotekehityksen ja suunnittelun jäädessä Suomeen tai muualle Länsi-Eurooppaan. Tällöin vanhan lokaalin toimintamallin synergiaedut eivät ole enää mahdollisia ja tuotteen valmistettavuuden arviointi, laadunhallinta ja komponenttien yhteensopivuuden varmistaminen on erittäin haasteellista. Tässä tutkimuksessa etsittiin uuden toimintamallin tuomiin haasteisiin vastauksia piirrepohjaisesta mallintamisesta. Tavoitteen mukaisesti, tutkimuksessa tunnistettiin ohutlevytuotteen valmistusteknilliset piirteet ja luotiin niiden mukainen piirrekaavio. Piirteiden tunnistus vaati tutkimustyötä sekä nykyaikaisten suunnittelumetodien että valmistusmenetelmien ja ohutlevymateriaalien parissa. Lisäksitarkasteltiin, millaisia vaikutuksia piirteillä on tuotteen valmistettavuuteen ja miten nämä tulee huomioida tuotteen suunnittelussa.

Lämmöntalteenotto kosteasta poistoilmasta prosessiteollisuudessa

Tämän diplomityön päämääränä on tehdä prosessiteollisuuden tarpeisiin Excel-taulukkolaskentaohjelmassa toimiva putkilämmönsiirtimen mitoitusohjelma. Prosessiteollisuudessa lämmönvaihtimien toimintaympäristöt ja olosuhteet vaihtelevat merkittävästi ja niinpä jokaisen vaihtimen suunnittelu ja mitoitus on toteutettava tapauskohtaisesti. Työssä käsitellään rekuperatiivisen ristivirtaputkilämmönvaihtimen yleinen lämpötekninen mitoitus sisältäen putken sisäpinnalle tapahtuvan mahdollisen lauhtumisen. Mitoitettava vaihdinkoostuu pystysuorista putkista, joissa lämmin ja kostea ilma virtaa putkien sisäpuolella ja kylmä kuiva ilma vaippapuolella vaakasuoraan. Vaihdinmateriaalina käytetään ruostumatonta AISI 304 -tai haponkestävää AISI 316 terästä. Kuuman ilman tila vaihtelee tarkasteltavan kohteen mukaan. Paperiteollisuuden kuivausyksiköiltä poistuva ilma on usein lämmintä ja kosteaa, ja infrakuivaimilta poistuva ilma on kuumaa. Mitoitettavalle lämmönvaihtimelle tulevan kuuman ilman lämpötila tapauksesta riippuen voi vaihdella 30°C, maksimissaan +300°C:een saakka, vesisisällön ollessa välillä 0,010...0,200 kg/kg ki tai jopa tämän ylikin. Vaihtimen mitoitus perustuu energiataseyhtälöiden käyttöön. Laskennassa määritetään vaihtimen pintalämpötila sekä mahdollinen kostean ilman lauhtuminen putken sisäpinnalle. Lisäksi teoria käsittää molempien virtausten tilanmuutosten laskennan. Työssä on esitetty esimerkkilaskelma, jossa on laskettu ilma- kostea ilma lämmönsiirrinkonstruktio. Esimerkissä on tarkasteltu vaihtimen hyötysuhdetta, virtausten lämpö- ja kosteuskäyttäytymistä ulkoilman lämpötilan funktiona. Ohjelmasta saadaan tulostettua mitoitettavanvaihtimen dimensiot; putkien lukumäärät syvyys- ja pituussuunnassa sekä kokonaisputkilukumäärä, putkien väliset etäisyydet toisiinsa nähden sekä syvyys, että pituussuunnassa, putkipituus ja putken sisä- ja ulkohalkaisijat. Nämä tiedot suunnittelija itse syöttää ohjelmalle alkuarvoina. Laskettuna tietona ohjelma antaa molempien virtausten poistolämpötilat, kuuman ilman poistuvan absoluuttisen kosteuden, kondenssivesimäärän, vaihtimen tehon ja painehäviöt vaippa- ja putkipuolelle. Lisäksi ohjelma laskee kuuman ilman ominaisentalpiat vaihtimen sisään- ja ulostulossa. Tämä mahdollistaa ilman tilapisteiden piirtämisen Mollier-piirrokseen.

The Lin28/let-7 axis regulates glucose metabolism.

The let-7 tumor suppressor microRNAs are known for their regulation of oncogenes, while the RNA-binding proteins Lin28a/b promote malignancy by inhibiting let-7 biogenesis. We have uncovered unexpected roles for the Lin28/let-7 pathway in regulating metabolism. When overexpressed in mice, both Lin28a and LIN28B promote an insulin-sensitized state that resists high-fat-diet induced diabetes. Conversely, muscle-specific loss of Lin28a or overexpression of let-7 results in insulin resistance and impaired glucose tolerance. These phenomena occur, in part, through the let-7-mediated repression of multiple components of the insulin-PI3K-mTOR pathway, including IGF1R, INSR, and IRS2. In addition, the mTOR inhibitor, rapamycin, abrogates Lin28a-mediated insulin sensitivity and enhanced glucose uptake. Moreover, let-7 targets are enriched for genes containing SNPs associated with type 2 diabetes and control of fasting glucose in human genome-wide association studies. These data establish the Lin28/let-7 pathway as a central regulator of mammalian glucose metabolism.

AV37 - Diagrama funcional de un producto del ámbito industrial: el microondas

Aplicación práctica del método de análisis funcional de productos industriales. Análisis funcional para un microondas doméstico y alternativas de diseño derivadas

Selluradan leijutus ja hallinta ilmakuivaimessa

Diplomityön tavoitteena oli tutkia selluradan leijutusta sekä hallintaa kapealla ja täysleveällä selluradalla ilmakuivaimessa. Työn sisältö on jaettu neljään osaan teoriaan, numeeriseen virtauslaskentaan, kokeelliseen osuuteen ja johtopäätöksiin. Työn alussa kiinnitettiin huomiota ilmakuivaimen ja selluradan rakenteeseen, selluradan lujuusominaisuuksiin ja niiden testaamiseen laboratorio-oloissa. Teoria osuudessa tarkasteltiin selluradan leijutusteoriaa ja siihen liittyvää virtaustekniikkaa. Leijutusta kuvattiin mekaniikasta tutun vapaakappalekuvan muodossa. Vapaakappalekuva auttaa ymmärtämään sellurataan vaikuttavia voimia ja niiden aiheuttajia. Numeerisessa virtauslaskennassa rakennettiin Fluent -virtauslaskentamalli. Malli kuvaa leijutussuuttimen alusta 0,2 metrin pituista pätkää. Laskennassa simuloitiin selluradan lei-jutusta 2, 5 ja 7 mm etäisyyksillä. Tuloksia tarkasteltiin paine- ja nopeusjakaumien muodossa. Kokeellisessa osuudessa tehtiin mittauksia yksittäisellä ylä- ja alasuuttimella sekä suutinpaketilla. Yksittäisistä suuttimista mitattiin ilmasuihkujen ulostulokulmaa, suuttimensisäistä painejakaumaa ja selluradan pintaan vaikuttavaa staattista painetta suuttimen pituuden funktiona. Suutinpaketilla tutkittiin ilmasuihkujen ja tasomaisen levyn välistä vuorovaikutusta. Ylä- ja alasuuttimen välissä leijutettiin levyä, josta mitattiin ilmasuihkujen aiheuttama z-suuntainen voima ja leijutuskorkeus. Työn lopussa arvioitiin teorian, numeerisen virtauslaskennan ja kokeellisen osuuden tuloksia. Näiden pohjalta tehtiin teknisiä parannusehdotuksia ilmakuivaimen toiminnan tehostamiseksi ja selluradan hallinnan parantamiseksi kapealla ja täysleveällä selluradalla.

Disc Filter External Models in an Integrated Simulation Environment

Työssä tutkittiin kiekkosuodattimeen liittyviä ulkoisia simulointimalleja integroidussa simulointiympäristössä. Työn tarkoituksena oli parantaa olemassa olevaa mekanistista kiekkosuodatinmallia. Malli laadittiin dynaamiseen paperiteollisuuden tarpeisiin tehtyyn simulaattoriin (APMS), jossa olevaan alkuperäiseen mekanistiseen malliin tehtiin ulkoinen lisämalli, joka käyttää hyväkseen kiekkosuodatinvalmistajan mittaustuloksia. Laitetiedon saatavuutta suodattimien käyttäjille parannettiin luomalla Internetissä sijaitsevalle palvelimelle kiekkosuodattimen laitetietomäärittelyt. Suodatinvalmistaja voi palvella asiakkaitaan viemällä laitetiedot palvelimelle ja yhdistämällä laitetiedon simulointimalliin. Tämä on mahdollista Internetin ylitse käytettävän integroidun simulointiympäristön avulla, jonka on tarkoitus kokonaisvaltaisesti yhdistää simulointi ja prosessisuunnittelu. Suunnittelijalle tarjotaan työkalut, joilla dynaaminen simulointi, tasesimulointi ja kaavioiden piirtäminen onnistuu prosessilaitetiedon ollessa saatavilla. Nämä työkalut on tarkoitus toteuttaa projektissa nimeltä Galleria, jossa luodaan prosessimalli- ja laitetietopalvelin Internetiin. Gallerian käyttöliittymän avulla prosessisuunnittelija voi käyttää erilaisia simulointiohjelmistoja ja niihin luotuja valmiita malleja, sekä saada käsiinsä ajan tasalla olevaa laitetietoa. Ulkoinen kiekkosuodatinmalli laskee suodosvirtaamat ja suodosten pitoisuudet likaiselle, kirkkaalle ja superkirkkaalle suodokselle. Mallin syöttöparametrit ovat kiekkojen pyörimisnopeus, sisään tulevan syötön pitoisuus, suotautuvuus (freeness) ja säätöparametri, jolla säädetään likaisen ja kirkkaan suodoksen keskinäinen suhde. Suotautuvuus kertoo mistä massasta on kyse. Mitä suurempi suotautuvuus on, sitä paremmin massa suodattuu ja sitä puhtaampia suodokset yleensä ovat. Mallin parametrit viritettiin regressioanalyysillä ja valmistajan palautetta apuna käyttäen. Käyttäjä voi valita haluaako hän käyttää ulkoista vai alkuperäistä mallia. Alkuperäinen malli täytyy ensin alustaa antamalla sille nominaaliset toimintapisteet virtaamille ja pitoisuuksille tietyllä pyörimisnopeudella. Ulkoisen mallin yhtälöitä voi käyttää alkuperäisen mallin alustamiseen, jos alkuperäinen malli toimii ulkoista paremmin. Ulkoista mallia voi käyttää myös ilman simulointiohjelmaa Galleria-palvelimelta käsin. Käyttäjälle avautuu näin mahdollisuus tarkastella kiekkosuodattimien parametreja ja nähdä suotautumistulokset oman työasemansa ääreltä mistä tahansa, kunhan Internetyhteys on olemassa. Työn tuloksena kiekkosuodattimien laitetiedon saatavuus käyttäjille parani ja alkuperäisen simulointimallin rajoituksia ja puutteita vähennettiin.

Sanomalehden lehtitilausprosessin kuvaus ja kehittäminen

Työn tavoitteena oli luoda selkeä kuvaus sanomalehden lehtitilausprosessin toiminnasta tilauksesta jakeluun sekä kartoittaa lehtitilausprosessiin liittyvät ongelmakohdat ja esittää alustavia parannus- ja kehittämisehdotuksia niiden ratkaisemiseksi. Kuvauksen rakenteen teoreettisen pohjan luo työn alussa esitetty strukturoitu analyysi eli SA-menetelmä (structured analysis), jota soveltaen varsinainen kuvaus pääosin henkilöhaastatteluista saatuihin tietoihin perustuen toteutettiin.Sanomalehden lehtitilausprosessi on hyvin laaja ja monivaiheinen prosessi. Työn yhtenä tarkoituksena olikin selventää henkilöstölle, mitä kyseisen prosessin sisällä oikein tapahtuu. Kuvausta tehtäessä havaittiin useita lehtitilausprosessiin liittyviä ongelma- ja kehittämiskohteita, joiden kuntoon saattamiseksi on työssä esitetty alustavia ratkaisuvaihtoehtoja. Diplomityön teettämisen perusteena oli halu kehittää lehtitilausprosessia tilauksesta jakeluun nykyprosessin laadun parantamiseksi.Toimenpide-ehdotuksena esitetään tutkimuksessa läpi käytyjen sekä sen pohjalta mahdollisesti ilmenevien uusien parannus- ja kehittämisehdotusten toteuttamista lähitulevaisuudessa. Näin kyetään takaamaan lehtitilausprosessin toimivuus sekä vastaamaan asiakkaiden kasvaviin tarpeisiin myös tulevaisuudessa.

Energiansäästäminen, sen toteutus ja vaikutukset lannoitteita valmistavalla tehtaalla

Suomen täytyy vähentää kasvihuonekaasupäästöt vuoden 1990 tasolle vuosien 2008–2012 velvoitekauden aikana. Suomen kansallisen ilmasto-ohjelman mukaan noin puolet vaadittavasta vähennystavoitteesta voidaan saavuttaa lisäämällä biopolttoaineiden käyttöä ja säästämällä energiaa. Kemira Agro Oy:n Uudenkaupungin tehtaiden energiansäästäminen on alkanut sen liityttyä teollisuuden vapaaehtoiseen energiansäästösopimukseen vuonna 1999. Sopimus velvoittaa vähentämään energian ja veden kulutusta sekä raportoimaan vuosittaisista kulutuksista. Työssä on esitelty energiansäästämisen eteneminen yrityksessä sopimuksen hyväksymisestä energiansäästöanalyysin toteutukseen asti. Työssä on etsitty energiaa säästäviä ratkaisuja lannoitetehtaan käyttöön tehtaan tuotantoprosesseissa. Tuotanto-osastoille on laskettu energiataseet, joiden avulla on piirretty energiavirtoja kuvaavat sankey – diagrammit. Työssä on esitetty perusidea energiansäästön toteuttamiseksi ja alustavat kustannusarviot. Löydetyillä kohteilla voidaan säästää tehtaan sähkönkulutusta yhteensä 19 GWh/a ja lisätä tuotantoa. Ionivaihdettua vettä voidaan säästää noin 6000 m3/a. Laskelmat on esitetty cd-romilla liitteessä 31.

Kromaattisuuserojen laskentamalli

Työssä esitellään Lappeenrannan teknillisen yliopiston Tietotekniikan osastolla kehitettyä kromaattisuuserojen laskentamallia. Työn keskeisimpinä tavoitteina on luoda tiivis katsaus jo olemassa oleviin värierojen laskentamenetelmien tekniikoihin ja käydä läpi värien havaitsemiseen liittyviä yksityiskohtia. Työn käytännön osuudessa tutkitaan kehitettyä mallia ja esitetään ideoita kehittäen mallia täsmällisemmäksi. Kromaattisuuserojen laskentamalli perustuu MacAdamin määrittelemien ellipsien hyödyntämiseen CIE-1931 kromaattisuusdiagrammissa. Ideana on projisoida ellipsit iso- ja pikkuakseleidensa suhteen vakiosäteisiksi ympyröiksi kolmiulotteiselle pinnalle. Kromaattisuuserot lasketaan pinnalta käyttämällä numeerista menetelmää. Tuloksena todetaan mallin täyttävän osittain sille asetetut vaatimukset ja parantavan CIE-1931 kromaattisuusdiagrammin yhtenäisyyttä erityisesti diagrammin vihreän ja sinisen värin alueilla.

Process Interfaces in an After Sales Organization

Työn tavoitteena oli selvittää Larox Oy:n, Lappeenranta, palveluorganisaation prosessit ja prosessien väliset rajapinnat. Prosesseja ja prosessien kehittämistä ja innovointia tarkasteltiin ensin kirjallisuuden perusteella. Rajapintojen selkeää esittämistä varten kehitettiin yksinkertainen metodologia mind mapping -tekniikan pohjalta. Nykyisten prosessien tila ja rajapinnat analysoitiin ja dokumentoitiin haastattelemalla Larox Oy:n työntekijöitä ja asiakkaita sekä tutustumalla prosessikuvauksiin ja muihin olennaisiin dokumentteihin. Analyysin tulosten perusteella tunnistettiin suurimmat ongelmakohdat rajapinnoissa ja pohdittiin mahdollisia ratkaisuja niihin. Pieniä prosessinkehitysaloitteita kehitettiin yhteistyössä Larox Oy:n työntekijöiden kanssa. Työn lopussa on pohdittu mahdollisia tulevaisuuden malleja Larox Oy:n palveluorganisaation toimintamalleiksi.