Structural identification of a laboratory-based steel through truss cantilevered bridge with suspended span using a layered genetic algorithm with patternsearch step (GAPS)

Structural identification (St-Id) can be considered as the process of updating a finite element (FE) model of a structural system to match the measured response of the structure. This paper presents the St-Id of a laboratory-based steel through-truss cantilevered bridge with suspended span. There are a total of 600 degrees of freedom (DOFs) in the superstructure plus additional DOFs in the substructure. The St-Id of the bridge model used the modal parameters from a preliminary modal test in the objective function of a global optimisation technique using a layered genetic algorithm with patternsearch step (GAPS). Each layer of the St-Id process involved grouping of the structural parameters into a number of updating parameters and running parallel optimisations. The number of updating parameters was increased at each layer of the process. In order to accelerate the optimisation and ensure improved diversity within the population, a patternsearch step was applied to the fittest individuals at the end of each generation of the GA. The GAPS process was able to replicate the mode shapes for the first two lateral sway modes and the first vertical bending mode to a high degree of accuracy and, to a lesser degree, the mode shape of the first lateral bending mode. The mode shape and frequency of the torsional mode did not match very well. The frequencies of the first lateral bending mode, the first longitudinal mode and the first vertical mode matched very well. The frequency of the first sway mode was lower and that of the second sway mode was higher than the true values, indicating a possible problem with the FE model. Improvements to the model and the St-Id process will be presented at the upcoming conference and compared to the results presented in this paper. These improvements will include the use of multiple FE models in a multi-layered, multi-solution, GAPS St-Id approach.

Influence of pipe length and flow rate on nano-particle deposition in laminar circular pipe flows

The Lagrangian particle tracking provides an effective method for simulating the deposition of nano- particles as well as micro-particles as it accounts for the particle inertia effect as well as the Brownian excitation. However, using the Lagrangian approach for simulating ultrafine particles has been limited due to computational cost and numerical difficulties. The aim of this paper is to study the deposition of nano-particles in cylindrical tubes under laminar condition using the Lagrangian particle tracking method. The commercial Fluent software is used to simulate the fluid flow in the pipes and to study the deposition and dispersion of nano-particles. Different particle diameters as well as different pipe lengths and flow rates are examined. The results show good agreement between the calculated deposition efficiency and different analytic correlations in the literature. Furthermore, for the nano-particles with higher diameters and when the effect of inertia has a higher importance, the calculated deposition efficiency by the Lagrangian method is less than the analytic correlations based on Eulerian method due to statistical error or the inertia effect.

Axially homogeneous, zero mean flow buoyancy-driven turbulence in a vertical pipe

We report an experimental study of a new type of turbulent flow that is driven purely by buoyancy. The flow is due to an unstable density difference, created using brine and water, across the ends of a long (length/diameter = 9) vertical pipe. The Schmidt number Sc is 670, and the Rayleigh number (Ra) based on the density gradient and diameter is about 10(8). Under these conditions the convection is turbulent, and the time-averaged velocity at any point is `zero'. The Reynolds number based on the Taylor microscale, Re-lambda, is about 65. The pipe is long enough for there to be an axially homogeneous region, with a linear density gradient, about 6-7 diameters long in the midlength of the pipe. In the absence of a mean flow and, therefore, mean shear, turbulence is sustained just by buoyancy. The flow can be thus considered to be an axially homogeneous turbulent natural convection driven by a constant (unstable) density gradient. We characterize the flow using flow visualization and particle image velocimetry (PIV). Measurements show that the mean velocities and the Reynolds shear stresses are zero across the cross-section; the root mean squared (r.m.s.) of the vertical velocity is larger than those of the lateral velocities (by about one and half times at the pipe axis). We identify some features of the turbulent flow using velocity correlation maps and the probability density functions of velocities and velocity differences. The flow away from the wall, affected mainly by buoyancy, consists of vertically moving fluid masses continually colliding and interacting, while the flow near the wall appears similar to that in wall-bound shear-free turbulence. The turbulence is anisotropic, with the anisotropy increasing to large values as the wall is approached. A mixing length model with the diameter of the pipe as the length scale predicts well the scalings for velocity fluctuations and the flux. This model implies that the Nusselt number would scale as (RaSc1/2)-Sc-1/2, and the Reynolds number would scale as (RaSc-1/2)-Sc-1/2. The velocity and the flux measurements appear to be consistent with the Ra-1/2 scaling, although it must be pointed out that the Rayleigh number range was less than 10. The Schmidt number was not varied to check the Sc scaling. The fluxes and the Reynolds numbers obtained in the present configuration are Much higher compared to what would be obtained in Rayleigh-Benard (R-B) convection for similar density differences.

Mrs Curly and the Norwegian Smoking Pipe

Research background: Mrs Curly and the Norwegian Smoking Pipe is a full-length album and book release, produced in collaboration with renowned multi-instrumentalist Linsey Pollak. The project involved the recording and production of Pollak’s original compositions and arrangements of traditional works, drawing on hybrid digital-analog production techniques. The recording of the album was informed by prior scholarly work by Taylor, Feld, Wong and others. These existing studies have discussed the complexities of intercultural collaboration, and the types of cultural politics that are involved in the recording and distribution of what has been known by the term ‘World Music.’ Aspects of applied ethnomusicology have informed the creative work, as a means of interpreting the implicit and explicit complexities that arise through the recording and dissemination of intercultural creative practice. The project asked the research question, in what ways is intercultural music making effected by collaborative practices in the recording studio? Research contribution: This project has identified that the recording and production of intercultural music making involves a complex amalgam of aspects of live or ‘authentic’ performance practices, alongside highly mediated production practices that are influenced by new forms of digital recording technology. Research significance: The compact disc and book was released and promoted on the Marata Music label. The song ‘Plačam za’ was nominated in the World category of the 2015 Queensland Music Awards. The research context of the work is detailed in Gavin Carfoot, 2015 (in press), ‘Musical discovery, colonialism and the possibilities of intercultural communication through music’ in Popular Communication.

Effects of mass of charge on loop heat pipe operational characteristics

Experimental results on a loop heat pipe, using R134a as the working fluid, indicates that the liquid inventory in the compensation chamber can significantly influence the operating characteristics. The large liquid inventory in the compensation chamber, under terrestrial conditions, can result in loss of thermal coupling between the compensation chamber and the evaporator core. This causes the operating temperature to increase monotonically. This phenomenon, which has been experimentally observed, is reported in this paper. A theoretical model to predict the steady-state performance of a loop heat pipe with a weak thermal link between the compensation chamber and the core, as observed in the experiment, is also presented. The predicted and the experimentally determined temperatures correlate well.

Unsteady flow of a dilute suspension in a semi-infinite contracting or expanding pipe

In the present paper an exact similar solution of the Navier-Stokes equation for unsteady flow of a dilute suspension in a semi-infinite contracting or expanding circular pipe is presented. The effects of the Schmidt number (Sc), Reynolds number (|ε|), the volume fraction (α) and the relaxation time (τ) of the particulate phase on the flow characteristics are examined. The presence of the solid particles has been observed to influence the flow behaviour significantly. These solutions are valid down to the state of a completely collapsed pipe, since the nonlinearity is retained fully. The results may help understanding the flow near the heart and certain forced contractions or expansions of valved veins.

Laminar flow of a suspension in a curved pipe with varying curvature

The laminar flow of a fairly concentrated suspension (in which the volume fraction Z of the solid particles < 0.4) in a spatially varying periodically curved pipe has been examined numerically. Unlike the case of interacting suspension flows, the particles are found to flow in a well-mixed fashion, altering both the axial and circumferential velocities and consequently the fluid flux in the tube, depending on their diffusivity and inertia. The magnitude of shear stress at the wall is enhanced, suggesting that, if applied to vascular system, the vascular wall could be prone to ulceration during pathological situations like polycythemia. The delay in adaptation of the deviation in Poiseuille flow velocity to the curvature changes is also discussed in detail.

Rationale of Length Scale-Down Model Span Testing of Transmission Lines

Length scale-down (LS) model tests have been traditionally employed for laboratory studies on aeolian vibration of transmission line conductors. The span adopted is normally 30 m and is recommended by the relevant Indian, as well as other, standards. The traditionally adopted length of the LS model is reexamined herein to establish the rationale behind the choice. Based on the theoretical studies discussed, certain guidelines for the choice of model span of conductor are emphasized. In addition, the adequacy of the LS span as a tool for predicting the performance of the full span is reestablished.

Visual search and eye movements: Studies of perceptual span

In visual search one tries to find the currently relevant item among other, irrelevant items. In the present study, visual search performance for complex objects (characters, faces, computer icons and words) was investigated, and the contribution of different stimulus properties, such as luminance contrast between characters and background, set size, stimulus size, colour contrast, spatial frequency, and stimulus layout were investigated. Subjects were required to search for a target object among distracter objects in two-dimensional stimulus arrays. The outcome measure was threshold search time, that is, the presentation duration of the stimulus array required by the subject to find the target with a certain probability. It reflects the time used for visual processing separated from the time used for decision making and manual reactions. The duration of stimulus presentation was controlled by an adaptive staircase method. The number and duration of eye fixations, saccade amplitude, and perceptual span, i.e., the number of items that can be processed during a single fixation, were measured. It was found that search performance was correlated with the number of fixations needed to find the target. Search time and the number of fixations increased with increasing stimulus set size. On the other hand, several complex objects could be processed during a single fixation, i.e., within the perceptual span. Search time and the number of fixations depended on object type as well as luminance contrast. The size of the perceptual span was smaller for more complex objects, and decreased with decreasing luminance contrast within object type, especially for very low contrasts. In addition, the size and shape of perceptual span explained the changes in search performance for different stimulus layouts in word search. Perceptual span was scale invariant for a 16-fold range of stimulus sizes, i.e., the number of items processed during a single fixation was independent of retinal stimulus size or viewing distance. It is suggested that saccadic visual search consists of both serial (eye movements) and parallel (processing within perceptual span) components, and that the size of the perceptual span may explain the effectiveness of saccadic search in different stimulus conditions. Further, low-level visual factors, such as the anatomical structure of the retina, peripheral stimulus visibility and resolution requirements for the identification of different object types are proposed to constrain the size of the perceptual span, and thus, limit visual search performance. Similar methods were used in a clinical study to characterise the visual search performance and eye movements of neurological patients with chronic solvent-induced encephalopathy (CSE). In addition, the data about the effects of different stimulus properties on visual search in normal subjects were presented as simple practical guidelines, so that the limits of human visual perception could be taken into account in the design of user interfaces.

Temporal acuity in developmental dyslexia across the life span : Tactile, auditory, visual, and crossmodal estimations

Taustaa Kehityksellinen dysleksia (lukivaikeus) on erityinen lukemaan oppimisen vaikeus, johon liittyy usein myös vaikeuksia kirjoittamaan oppimisessa. Lukivaikeuden oletetaan useissa tapauksissa johtuvan vaikeudesta käsitellä kielen äännerakenteita (fonologinen prosessointi). Tämä poikkeavuus voi olla joko lukivaikeuden perimmäinen syy tai vaihtoehtoisesti ongelmat äänteiden käsittelyssä voivat heijastaa jotain vielä perustavamman tason vaikeutta. Eräs tällainen ehdotettu perustavan tasoin syy on poikkeavuus aistien toiminnoissa, erityisesti aistien aikatarkkuudessa. Aikatarkkuudella tarkoitetaan kykyä ja rajoja siinä, kuinka nopeasti esitettyä aistitiedon virtaa henkilö kykenee vastaanottamaan ja käsittelemään. Monet arjen toiminnot lukemisen rinnalla edellyttävät aistien erittäin tarkkaa ajallista erottelukykyä (esimerkiksi kuulo puheen ymmärtämisessä, tunto pintamateriaalin tunnistamisessa). Aikatarkkuusvaikeuksien esiintyvyyttä lukivaikeudessa on tutkittu aiemminkin, mutta yksimielisyyteen ei ole päästy siitä, onko kaikilla lukivaikeuksisilla näitä ongelmia tai mihin aisteihin vaikeudet mahdollisesti rajoittuvat. Myöskään ei tiedetä, havaitaanko aikatarkkuuden ongelmia kaiken ikäisillä lukivaikeuksisilla vai vaihteleeko mahdollinen ongelmien kuva iän mukana. Lisäksi on epäselvää, kuinka aikatarkkuuden ongelmat itseasiassa ovat yhteydessä kielen käsittelyn ja varsinaisen lukemisen vaikeuksiin. Tutkimussarjan aihe Tässä tutkimussarjassa aikatarkkuutta tutkittiin kolmessa yksittäisessä aistissa, joita olivat tunto, näkö ja kuulo, sekä kolmessa aistien välisessä yhdistelmässä, joita olivat audiotaktiilinen (kuulo-tunto), visuotaktiilinen (näkö-tunto) ja audiovisuaalinen (näkö-kuulo). Aikatarkkuutta arvioitiin kahdella eri menetelmällä, jotta saataisiin lisää tietoa siitä, missä tietyssä aikatarkkuuden osa-alueessa lukivaikeuksisilla mahdollisesti on vaikeuksia. Ensimmäisessä tehtävässä tutkittavan tuli arvioida, ovatko esitetyt ei-kielelliset ärsykkeet samanaikaisia vai eriaikaisia. Toisessa tehtävässä koehenkilön tuli arvioida esitettyjen ei-kielellisten ärsykkeiden esitysjärjestys. Molemmissa tehtävissä määriteltiin millisekuntitasolla (sekunnin tuhannesosa) se esitysnopeus, jolla koehenkilö kykeni arvioimaan ärsykkeiden ajalliset suhteet oikein. Englanninkielinen demonstraatio aikatarkkuustehtävistä löytyy internetistä (http://www.helsinki.fi/hum/ylpsy/neuropsy). Itse aikatarkkuustehtävien lisäksi tutkimussarjassa arvioitiin tutkimushenkilöiden päättelykykyä, kielellisiä toimintoja ja lukemista. Tutkimushenkilöt Tutkimuksiin osallistui 53 lukivaikeuksista ja 66 sujuvaa lukijaa, jotka oli jaettu kolmeen pääikäryhmään: lapset (8-12 vuotta), nuoret aikuiset (20-36 vuotta) ja ikääntyneemmät aikuiset (20-59 vuotta). Ikääntyneempien aikuisten ryhmä oli edelleen jaettu ikävuosikymmenluokkiin, mikä mahdollisti sen tutkimisen, vaikuttaako lisääntyvä aikuisikä lukivaikeuksisten aikatarkkuuteen (20-29, 30-39, 40-49 ja 50-59 -vuotiaat). Tutkimussarjan tulokset Aikatarkkuuden ongelmat lukivaikeuksisilla olivat yleistyneitä yli iän, aistien ja tehtävien Lukivaikeuksiset kaikissa pääikäryhmissä (lapset, nuoret aikuiset, ikääntyneemmän aikuiset) tarvitsivat samanikäisiä sujuvia lukijoita hitaamman esitystahdin, jotta he kykenivät arvioimaan ei-kielellisten ärsykkeiden ajallisen esitystavan oikein. Tämä aikatarkkuuden ongelma havaittiin lukivaikeuksisilla kaikissa aisteissa (tunto, kuulo, näkö) ja niiden yhdistelmissä (audiotaktiilinen, visuotaktiilinen, audiovisuaalinen). Lukivaikeuksisten aikatarkkuusongelmat ilmenivät edelleen molemmissa tehtävätyypeissä (samanaikaisuuden ja järjestyksen arvioinnissa). Aikatarkkuus ja sen ongelmat olivat yhteydessä äänteiden käsittelyyn Aikatarkkuus oli yhteydessä äänteiden käsittelykykyyn (fonologiseen prosessointiin), niin lapsilla kuin aikuisillakin, kaikissa aisteissa, niiden yhdistelmissä ja tehtävätyypeissä. Yhteys ei-kielellisen aikatarkkuuden ja kielellisten toimintojen välillä oli kuitenkin selkeämpi lukivaikeuksisilla kuin sujuvilla lukijoilla. Tämä tarkoittaa, että etenkin lukivaikeuksisilla ryhmätason huono aikatarkkuus oli yhteydessä huonoon äänteiden käsittelyyn (fonologiseen prosessointiin) ja päinvastoin. Suoraa yhteyttä lukemisen ja aikatarkkuuden välillä ei kuitenkaan havaittu. Lisääntyvä aikuisikä heikensi lukivaikeuksisten aikatarkkuutta suhteettoman paljon Tiedonkäsittelyn nopeuden on toistuvasti osoitettu hidastuvan normaalissa ikääntymisessä. Lisääntyvä aikuisikä (20-59 -vuotiailla) heikensikin sekä sujuvien että lukivaikeuksisten aikatarkkuutta. Toisin sanoen, mitä iäkkäämmästä aikuisesta oli kysymys, sitä hitaammin hänelle tuli esittää ärsykkeet, jotta hän kykeni arvioimaan niiden ajalliset suhteet oikein. Tämä ikään liittyvä tavanomainen hidastuminen oli kuitenkin yllättäen suhteettoman nopeaa lukivaikeuksisilla. Toisin sanoen, jo nuorilla lukivaikeuksisilla havaittu aikatarkkuuden vaikeus (ryhmäero verrattuna sujuviin lukijoihin) ei pysynyt saman suuruisena, vaan ryhmien ero kasvoi aikuisiän lisääntyessä. Tulosten merkitys Lukivaikeuden osoitettiin tässä tutkimussarjassa olevan yhteydessä yleistyneeseen vaikeuteen käsitellä ajassa nopeasti muuttuvaa ei-kielellistä aistitietoa (yli aistien ja niiden yhdistelmien, tehtävätyyppien, tutkittavien iän). Tämä osoittaa, että lukivaikeus ei ole ongelma, joka rajoittuu vain kielellisen materiaalin käsittelyn vaikeuksiin (äänteiden käsittely, lukeminen, kirjoittaminen). Nyt havaitut vaikeudet eivät myöskään rajoittuneet vain niihin aisteihin, jotka selkeimmin liittyvät lukemiseen (näkö) ja puhuttuun kieleen (kuulo); Ongelmia esiintyi myös muissa aisteissa (tunto). Lukivaikeuksisten lukijoiden ryhmätasolla havaittu aikatarkkuuden ongelma ei kuitenkaan heijastunut yksilötasolle; Jokainen lukivaikeuksinen ei ollut huono aikatarkkuustehtävissä. Näin ollen ei siis voida väittää, että kaikkien lukivaikeuksisten äänteiden käsittelyn tai lukemaan oppimisen vaikeudet voisivat selittyä aistien toimintojen poikkeavuudella. Aikatarkkuuden ongelmat eivät olleet yhteydessä varsinaiseen lukemiseen. Sekä lukivaikeuksisilla lapsilla että aikuisilla todettiin kuitenkin selkeä yhteys aikatarkkuuden ongelmien ja lukemaan oppimisen keskeisen ennakkoehdon, fonologisen prosessoinnin, välillä. Saattaa siis olla, että synnynnäinen aistien toimintojen poikkeavuus vaikuttaa yksilön suoriutumiseen jo ennen varsinaista lukemaan oppimista, kun ne taidot kehittyvät (fonologinen prosessointi), joille myöhempi lukemaan oppiminen perustuu. Ikäännyttäessä havaittu lukivaikeuksisten suhteettoman nopea aikatarkkuuden heikkeneminen osoittaa, että lukivaikeus ei voi olla ongelma, joka koskee vain lapsuusikää, tai vaikeus, joka johtuu vain kehityksen viivästymästä joka kurottaisiin iän myötä umpeen. Tulosten ymmärtämiseksi onkin muistettava kaksi seikkaa. Lukivaikeus on ensinnäkin yhdistetty synnynnäisiin, pieniin, poikkeavuuksiin aivojen rakenteissa ja toiminnoissa. Toisaalta tavanomaiseen ikääntymiseen liittyy se, että aivot kykenevät yhä huonommin korjaamaan ja kiertämään (kompensoimaan) pieniä vaurioita. Tämän perusteella tutkimussarjan tuloksista voidaan päätellä, että lukivaikeuksisten jo synnynnäisesti heikentyneet aivojen kompensointimahdollisuudet eivät ole yhtä tehokkaita puskuroimaan ikääntymisen tavanomaisia vaikutuksia kuin sujuvilla lukijoilla. Yllättävää kuitenkin on, että tämä korostunut heikkeneminen havaittiin jo suhteellisen nuorilla, työikäisillä, lukivaikeuksisilla, ennen 60 ikävuotta. Samanlaista ikäännyttäessä korostuvaa vaikeutta ei lukivaikeuksilla kuitenkaan havaittu päättelyssä, kielellisissä toiminnoissa tai itse lukemisessa. Vaikuttaakin siis siltä, että ne toiminnot, joita on harjaannutettu aktiivisesti, eivät heikkene kasvavan aikuisiän myötä yhtä suhteettomasti. Alkuperäiset artikkelit Laasonen M, Tomma-Halme J, Lahti-Nuuttila P, Service E, and Virsu V (2000) Rate of information segregation in developmentally dyslexic children, Brain and Language, 75(1), 66-81. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2001) Temporal order and processing acuity of visual, auditory, and tactile perception in developmentally dyslexic young adults, Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 1(4), 394-410. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2002) Crossmodal temporal order and processing acuity in developmentally dyslexic young adults, Brain and Language, 80(3), 340-354. Laasonen M, Lahti-Nuuttila P, and Virsu V (2002) Developmentally impaired processing speed decreases more than normally with age, NeuroReport, 13(9), 1111-1113.

An Exact Analysis of Unsteady Convective Diffusion in an Annular Pipe

An exact solution to the unsteady convective diffusion equation for the dispersion of a solute in a fully developed laminar flow in an annular pipe is obtained. Generalized dispersion model which is valid for all time after the injection of solute in the flow is used to evaluate the dispersion coefficients as functions of time. It is observed that the axial dispersion decreases with an increase in the radius of the inner cylinder.

Unsteady flow of a dilute suspension in a semi-infinite contracting or expanding pipe

In the present paper an exact similar solution of the Navier-Stokes equation for unsteady flow of a dilute suspension in a semi-infinite contracting or expanding circular pipe is presented. The effects of the Schmidt number (Sc), Reynolds number (|ε|), the volume fraction (α) and the relaxation time (τ) of the particulate phase on the flow characteristics are examined. The presence of the solid particles has been observed to influence the flow behaviour significantly. These solutions are valid down to the state of a completely collapsed pipe, since the nonlinearity is retained fully. The results may help understanding the flow near the heart and certain forced contractions or expansions of valved veins.

Portrait of Alfred Lichtenstein smoking a pipe.

Digital Image

Erich Gustav Baum lying on the grass reading a book and smoking a pipe Portraits Men

Digital Image

Portrait of Dr. William Levison smoking a corn pipe Portraits Men

Digital Image