Sähkökäyttöjen kaapelivärähtelyt

Taajuudenmuuttajan kytkennän synnyttämä nopea jännitemuutos aiheuttaa pitkään moottorikaapeliin sähköisen värähtelyilmiön. Ilmiö on tullut erityisesti esille uusien nopeasti kytkevien puolijohdetehokytkimien ilmestyttyä markkinoille. Taajuudenmuuttajan lähtöön asennettu jännitteen nousunopeutta rajoittava suodin vähentää kaapelivärähtelyä, mutta riittävän pitkässä kaapelissa värähtely on voimakasta lähtösuotimesta huolimatta. Kaapelivärähtelyilmiön seurauksena moottorikaapelin taajuudenmuuttajan puoleiseen päähän syntyy voimakas virtavärähtely ja moottorin puoleiseen päähän voimakas jännitevärähtely. Sähkökäyttöjen vektorisäätöalgoritmit tekevät ohjauspäätöksiä moottorikaapelin taajuudenmuuttajan päästä tehtyjen virtamittausten perusteella. Säädön päätösväli on niin lyhyt, että kaapelin virtavärähtely ehtii häiritä säädön toimintaa. Tässä työssä on esitetty kaapelivärähtelyä kuvaava taajuudenmuuttajan lähtösuotimen huomioon ottava siirtofunktioperustainen matemaattinen malli. Mallin avulla kaapelivärähtelyilmiötä voi analysoida lineaarisen säätöteorian menetelmillä. Virtavärähtelyn moottorisäätöön tuomiin ongelmiin ratkaisuksi on esitetty virran mittasignaalin käsittelemistä analogisella ja digitaalisella suotimella. Simulointitulosten perusteella ratkaisua voidaan pitää toimivana. Lopuksi esitetään, kuinka avaruusvektoriteorian mukaista induktiomoottorimallia ja kaapelivärähtelymallia voidaan simuloida yhdessä.

Meesauunin polttovyöhykkeen lämmönsiirron ja palamisen mallinnus

Tälle diplomityölle on antanut alkusysäyksen tarve kehittää käytössä olevaa meesauunin simulointiohjelmaa. Simulointiohjelma mallintaa meesauunin stationaaritilan toimintaa. Sillä voidaan tutkia uunin konstruktion muutosten vaikutuksia uunin toimintaan. Ohjelma on tehty 1980-luvun alkupuolella. Sen aikaisten tietokoneiden laskentatehojen vuoksi ohjelman käyttämään laskentamalliin on jouduttu tekemään joukko erilaisia yksinkertaistuksia laskenta-ajan lyhentämiseksi. Tässä diplomityössä keskityttiin tutkimaan meesauunin polttovyöhykkeen lämmönsiirron ja palamisen mallinnusta. Työssä luotiin aluksi tarvittavat massa- ja energiataseet sekä esitettiin tarvittavat lämmönsiirtoyhtälöt. Sen jälkeen kehitettiin uusi polttoaineen 1D-palamismalli. Palamismalli tehtiin VTT:n tekemien 3D-mallinnusten perusteella. Polttoaineina käytettiin maakaasua ja polttoöljyä. Uusi palamismalli lisättiin simulointiohjelmaan. Lisäksi simulointiohjelmasta muutettiin savukaasun emissiviteetin laskenta ja lämmönsiirto uunin ulkopinnasta ympäristöön. Tuloksena saatiin aikaan uusi tarkempi kuvaus lämmönsiirrosta ja palamisesta meesauunissa.

Modelling the Evolution and Spread of HIV Immune Escape Mutants.

During infection with human immunodeficiency virus (HIV), immune pressure from cytotoxic T-lymphocytes (CTLs) selects for viral mutants that confer escape from CTL recognition. These escape variants can be transmitted between individuals where, depending upon their cost to viral fitness and the CTL responses made by the recipient, they may revert. The rates of within-host evolution and their concordant impact upon the rate of spread of escape mutants at the population level are uncertain. Here we present a mathematical model of within-host evolution of escape mutants, transmission of these variants between hosts and subsequent reversion in new hosts. The model is an extension of the well-known SI model of disease transmission and includes three further parameters that describe host immunogenetic heterogeneity and rates of within host viral evolution. We use the model to explain why some escape mutants appear to have stable prevalence whilst others are spreading through the population. Further, we use it to compare diverse datasets on CTL escape, highlighting where different sources agree or disagree on within-host evolutionary rates. The several dozen CTL epitopes we survey from HIV-1 gag, RT and nef reveal a relatively sedate rate of evolution with average rates of escape measured in years and reversion in decades. For many epitopes in HIV, occasional rapid within-host evolution is not reflected in fast evolution at the population level.

Simultaneous determination of gross alpha, gross beta and Ra-226 in natural water by liquid scintillation counting.

The determination of gross alpha, gross beta and 226Ra activity in natural waters is useful in a wide range of environmental studies. Furthermore, gross alpha and gross beta parameters are included in international legislation on the quality of drinking water [Council Directive 98/83/EC].1 In this work, a low-background liquid scintillation counter (Wallac, Quantulus 1220) was used to simultaneously determine gross alpha, gross beta and 226Ra activity in natural water samples. Sample preparation involved evaporation to remove 222Rn and its short-lived decay daughters. The evaporation process concentrated the sample ten-fold. Afterwards, a sample aliquot of 8 mL was mixed with 12 mL of Ultima Gold AB scintillation cocktail in low-diffusion vials. In this study, a theoretical mathematical model based on secular equilibrium conditions between 226Ra and its short-lived decay daughters is presented. The proposed model makes it possible to determine 226Ra activity from two measurements. These measurements also allow determining gross alpha and gross beta simultaneously. To validate the proposed model, spiked samples with different activity levels for each parameter were analysed. Additionally, to evaluate the model's applicability in natural water, eight natural water samples from different parts of Spain were analysed. The eight natural water samples were also characterised by alpha spectrometry for the naturally occurring isotopes of uranium (234U, 235U and 238U), radium (224Ra and 226Ra), 210Po and 232Th. The results for gross alpha and 226Ra activity were compared with alpha spectrometry characterization, and an acceptable concordance was obtained.

Kansainvälisten tilinpäätösstandardien mukainen osatuloutus rakennusliiketoiminnassa Venäjällä

Työn tavoitteena on selvittää, miten perustajaurakoitsijan raportointikauden tulos muodostuu yksittäisen rakennusprojektin tasolla ja miten eri tekijät vaikuttavat raportoitavaan tulokseen. Julkisesti noteeratun yhtiön on noudatettava kansainvälisiä tilinpäätösstandardeja. Tällöin perustajaurakointia harjoittavan yrityksen raportointikauden tulokseksi muodostuu tuloutettavan valmistusasteen mukainen osa projektin erilliskatteesta. Tällainen tuloutusmenetelmä perustuu projektin lopputulosennusteisiin kokonaistuotoista ja -kustannuksista. Tutkimuksessa arvioidaan kustannus- ja tuottoennusteiden arviointiepätarkkuuksien vaikutusta raportointikausien tuloksiin rakennusprojektin eri vaiheissa. Analyysityökaluksi kehitetään matemaattinen malli, jolla voidaan erottaa arviointiepätarkkuuksien vaikutus raportointikauden tuloksesta. Mallin avulla epätarkkuuksia arvioidaan herkkyysanalyysillä sekä esimerkeillä. Tutkimus osoittaa tuloutettavan valmistusasteen (IAS%) olevan keskeinen vaikuttaja tuloksen vaihtelulle, kun ennusteita tarkennetaan projektin edetessä. Kustannusennusteen nähdään olevan tuloksen kannalta kriittisempi ennuste, mikä korostaa projektiseurannan merkitystä. Lisäksi tutkimus osoittaa riskivarauksen erinomaisuuden raportointiteknisenä keinona vähentää tuloksen vaihtelua.

Lineaarisen hammashihnaservokäytön tilasäätö

Tuotantotehokkuus näyttelee yhä suurempaa roolia teollisuudessa, minkä vuoksi myös pakkauslinjas­toille joudutaan asettamaan suuria vaatimuksia. Usein leik­kaus- ja kappaleensiirtosovelluksissa käyte­tään lineaarisia ruuvikäyttöjä, jotka voitaisiin tietyin edellytyksin korvata halvemmilla ja osittain suori­tuskykyisimmillä hammashihnavetoisilla johteilla. Yleensä paikkasäädetty työsolu muodostuu kahden tai kolmen eri koordinaatisto­akselin suuntaan asen­netuista johteista. Tällaisen työsolun paikoitustarkkuuteen vaikuttavat muun muassa käytetty säätöra­kenne, moottorisäätöketjun viiveet, sekä laitteiston eri epälineaarisuudet, kuten kitka. Tässä työssä esitetään lineaarisen hammashihnaservokäytön dynaamista käytöstä kuvaava matemaatti­nen malli ja laaditaan mallin pohjalta laitteen simulointimalli. Mallin toimivuus varmistetaan käytän­nön identifiointitesteillä. Lisäksi työssä tut­kitaan, kuinka hyvään suorituskykyyn lineaarinen hammas­hihnaservokäyttö kyke­nee, jos teollisuudessa paikoitussäätörakenteena tyypillisesti käytetty kaskadira­kenne tai PID-rakenne korvataan kehittyneemmällä mallipohjaisella tilasäädinra­kenteella. Säädön toi­mintaa arvioidaan simulointien ja koelaitteistolla suoritetta­vien mittaus­ten perusteella.

Stable eusociality via maternal manipulation when resistance is costless.

In many eusocial species, queens use pheromones to influence offspring to express worker phenotypes. Although evidence suggests that queen pheromones are honest signals of the queen's reproductive health, here I show that queen's honest signalling can result from ancestral maternal manipulation. I develop a mathematical model to study the coevolution of maternal manipulation, offspring resistance to manipulation and maternal resource allocation. I assume that (i) maternal manipulation causes offspring to be workers against offspring's interests; (ii) offspring can resist at no direct cost, as is thought to be the case with pheromonal manipulation; and (iii) the mother chooses how much resource to allocate to fertility and maternal care. In the coevolution of these traits, I find that maternal care decreases, thereby increasing the benefit that offspring obtain from help, which in the long run eliminates selection for resistance. Consequently, ancestral maternal manipulation yields stable eusociality despite costless resistance. Additionally, ancestral manipulation in the long run becomes honest signalling that induces offspring to help. These results indicate that both eusociality and its commonly associated queen honest signalling can be likely to originate from ancestral manipulation.

Fat oxidation over a range of exercise intensities: fitness versus fatness.

Maximal fat oxidation (MFO), as well as the exercise intensity at which it occurs (Fatmax), have been reported as lower in sedentary overweight individuals but have not been studied in trained overweight individuals. The aim of this study was to compare Fatmax and MFO in lean and overweight recreationally trained males matched for cardiorespiratory fitness (CRF) and to study the relationships between these variables, anthropometric characteristics, and CRF. Twelve recreationally trained overweight (high fatness (HiFat) group, 30.0% ± 5.3% body fat) and 12 lean males (low fatness (LoFat), 17.2% ± 5.7% body fat) matched for CRF (maximal oxygen consumption (V̇O2max) 39.0 ± 5.5 vs. 41.4 ± 7.6 mL·kg(-1)·min(-1), p = 0.31) and age (p = 0.93) performed a graded exercise test on a cycle ergometer. V̇O2max and fat and carbohydrate oxidation rates were determined using indirect calorimetry; Fatmax and MFO were determined with a mathematical model (SIN); and % body fat was assessed by air displacement plethysmography. MFO (0.38 ± 0.19 vs. 0.42 ± 0.16 g·min(-1), p = 0.58), Fatmax (46.7% ± 8.6% vs. 45.4% ± 7.2% V̇O2max, p = 0.71), and fat oxidation rates over a wide range of exercise intensities were not significantly different (p > 0.05) between HiFat and LoFat groups. In the overall cohort (n = 24), MFO and Fatmax were correlated with V̇O2max (r = 0.46, p = 0.02; r = 0.61, p = 0.002) but not with % body fat or body mass index (p > 0.05). Fat oxidation during exercise was similar in recreationally trained overweight and lean males matched for CRF. Consistently, substrate oxidation rates during exercise were not related to adiposity (% body fat) but were related to CRF. The benefits of high CRF independent of body weight and % body fat should be further highlighted in the management of obesity.

Objective assessment of low contrast detectability in computed tomography with Channelized Hotelling Observer.

PURPOSE: Iterative algorithms introduce new challenges in the field of image quality assessment. The purpose of this study is to use a mathematical model to evaluate objectively the low contrast detectability in CT. MATERIALS AND METHODS: A QRM 401 phantom containing 5 and 8 mm diameter spheres with a contrast level of 10 and 20 HU was used. The images were acquired at 120 kV with CTDIvol equal to 5, 10, 15, 20 mGy and reconstructed using the filtered back-projection (FBP), adaptive statistical iterative reconstruction 50% (ASIR 50%) and model-based iterative reconstruction (MBIR) algorithms. The model observer used is the Channelized Hotelling Observer (CHO). The channels are dense difference of Gaussian channels (D-DOG). The CHO performances were compared to the outcomes of six human observers having performed four alternative forced choice (4-AFC) tests. RESULTS: For the same CTDIvol level and according to CHO model, the MBIR algorithm gives the higher detectability index. The outcomes of human observers and results of CHO are highly correlated whatever the dose levels, the signals considered and the algorithms used when some noise is added to the CHO model. The Pearson coefficient between the human observers and the CHO is 0.93 for FBP and 0.98 for MBIR. CONCLUSION: The human observers' performances can be predicted by the CHO model. This opens the way for proposing, in parallel to the standard dose report, the level of low contrast detectability expected. The introduction of iterative reconstruction requires such an approach to ensure that dose reduction does not impair diagnostics.

Adsorção de íons Cu2+ em latossolo vermelho-amarelo húmico

In environmental studies it is necessary to know the adsorption behavior of metals by soils, since the unfavorable effects of heavy metals and even the micronutrients at high concentrations in the environment are related to these adsorbents' ability to immobilize them. A sample of a humic yellow red oxisol from Araponga region in the State of Minas Gerais, Brazil, was used to verify the adsorption behavior of Cu2+ ions in this substrate. The mathematical model described by Langmuir's adsorption equation in its linearized form was applied and the values of the maximum capacity b and those of the constant related to the bonding energy a were obtained. Aliquots of copper nitrate solutions containing several concentrations of this metal were added to soil samples, the pH being predetermined for developing the adsorption experiments. The chemical and physical characterization of soil sample were performed by determining the organic carbon, nitrogen and phosphorus concentrations, cation exchange capacity (CEC), pH, concentration of metals (Al, Fe, K, Mg, Ca, Zn, Cu, Ni, Cr, Co, Pb, and Cd), granulometric analysis and X-ray diffraction. Langmuir isotherms presented two distinct adsorption regions at both pH 4 and pH 5, showing that the adsorptive phenomenon occurs in two distinct stages. The adsorption sites for the lower part presented greater bonding energy and low adsorption capacity compared with the adsorption sites of the part of the curve corresponding to higher Cu concentrations in the equilibrating solution.

A Headspace needle-trap method for the analysis of volatile organic compounds in whole blood

Needle trap devices (NTDs) are a relatively new and promising tool for headspace (HS) analysis. In this study, a dynamic HS sampling procedure is evaluated for the determination of volatile organic compounds (VOCs) in whole blood samples. A full factorial design was used to evaluate the influence of the number of cycles and incubation time and it is demonstrated that the controlling factor in the process is the number of cycles. A mathematical model can be used to determine the most appropriate number of cycles required to adsorb a prefixed amount of VOCs present in the HS phase whenever quantitative adsorption is reached in each cycle. Matrix effect is of great importance when complex biological samples, such as blood, are analyzed. The evaluation of the salting out effect showed a significant improvement in the volatilization of VOCs to the HS in this type of matrices. Moreover, a 1:4 (blood:water) dilution is required to obtain quantitative recoveries of the target analytes when external calibration is used. The method developed gives detection limits in the 0.020–0.080 μg L−1 range (0.1–0.4 μg L−1 range for undiluted blood samples) with appropriate repeatability values (RSD < 15% at high level and <23% at LOQ level). Figure of merits of the method can be improved by using a smaller phase ratio (i.e., an increase in the blood volume and a decrease in the HS volume), which lead to lower detection limits, better repeatability values and greater sensibility. Twenty-eight blood samples have been evaluated with the proposed method and the results agree with those indicated in other studies. Benzene was the only target compound that gave significant differences between blood levels detected in volunteer non-smokers and smokers

Uma abordagem robusta de cálculo aplicada a um sistema potenciométrico de medida de concentrações hidrogeniônicas em soluções aquosas

The data analyzed in this work were generated following the methodology developed by Molina et al.(J. Electroanal. Chem., 1979) for the calibration of a potentiometric system of measurement of hydrogen-ion concentrations resulting from neutralizations, at 25 ºC, of acidic or alkaline solutions at constant ionic strength (0.1 mol.l-1) held with NaClO4. The observed data present a serious deviation in relation to the mathematical model derived from the Nernst equation, for pH values ranging from 3 to 11, where pH=-log[H+]. We show that the minimization of the sum of the absolute values of the residuals gives estimates that are not influenced by outlying values.

The maximum voltage drop in an on-chip power distribution network: analysis of square, triangular and hexagonal power pad arrangements

A mathematical model of the voltage drop which arises in on-chip power distribution networks is used to compare the maximum voltage drop in the case of different geometric arrangements of the pads supplying power to the chip. These include the square or Manhattan power pad arrangement, which currently predominates, as well as equilateral triangular and hexagonal arrangements. In agreement with the findings in the literature and with physical and SPICE models, the equilateral triangular power pad arrangement is found to minimize the maximum voltage drop. This headline finding is a consequence of relatively simple formulas for the voltage drop, with explicit error bounds, which are established using complex analysis techniques, and elliptic functions in particular.

Jatkuvatoimisen natriumhypokloriittireaktorin mallinnus

Natriumhypokloriittia voidaan valmistaa kloorista ja lipeästä jatkuvatoimisessa absorberissa. Tässä työssä tutkittiin kokeellisesti, miten kaasun ja nesteen virtausnopeudet vaikuttavat täytekappalekolonnin tulvimiseen ja painehäviöön, kuinka nopeasti kloori absorboituu lipeään ja kuinka suuri hypokloriittiliuoksen kierrätys tarvitaan, ettei hypokloriitti ala hajota. Lisäksi luotiin matemaattinen malli, jolla voidaan mitoittaa jatkuvatoiminen vastavirtaperiaatteella toimiva natriumhypokloriittireaktori. Kloori–lipeäsysteemin havaittiin tulvivan suuremmilla virtausnopeuksilla kuin ilma–vesisysteemin. Tosin osa kloorista absorboituu jo ennen täytekappalekerrosta, minkä vuoksi kaasun todellinen virtausnopeus täytekappalekerroksen alaosassa on pienempi kuin mitattu arvo. Kolonnin painehäviö nousee erittäin jyrkästi tulvimispisteen läheisyydessä. Koska kloori absorboituu lähes täydellisesti ja vain kolonnin alaosa tulvii, voidaan kolonnia painehäviön kannalta operoida lähellä tulvimispistettä. Sekä mallinnuksen että koetulosten perusteella yli 99,99 % kloorista absorboituu koeolosuhteissa kahden metrin täytekappalekerroksessa. Nopea absorptio johtuu erittäin nopeasta, irreversiibelistä kloorin reaktiosta ja prosessille tyypillisestä natriumhydroksidikonversion rajoittamisesta alle 94 %:iin. Jotta varmistetaan, ettei hypokloriitti ala hajota, valmista hypokloriittiliuosta täytyy kierrättää kolonniin vähintään noin 4-kertainen määrä tuoreen lipeän syöttömäärän nähden.

El fotorreactor elíptico

In this paper, the mathematical model of the elliptical photoreactor , an special type of reactor that uses ultraviolet radiation, is presented. In the elliptical photoreactor the cylindrical reactor is irradiated from the outside by placing the lamp and the reactor at the foci of an elliptical reflector. The two main models of radiation -radial and difusse- are studied, an finally the general method of resolution of the mathematical model and its resolution in certain simple cases is shown.