An iterative Multiscale Finite-Volume algorithm converging to the exact solution

The multiscale finite volume (MsFV) method has been developed to efficiently solve large heterogeneous problems (elliptic or parabolic); it is usually employed for pressure equations and delivers conservative flux fields to be used in transport problems. The method essentially relies on the hypothesis that the (fine-scale) problem can be reasonably described by a set of local solutions coupled by a conservative global (coarse-scale) problem. In most cases, the boundary conditions assigned for the local problems are satisfactory and the approximate conservative fluxes provided by the method are accurate. In numerically challenging cases, however, a more accurate localization is required to obtain a good approximation of the fine-scale solution. In this paper we develop a procedure to iteratively improve the boundary conditions of the local problems. The algorithm relies on the data structure of the MsFV method and employs a Krylov-subspace projection method to obtain an unconditionally stable scheme and accelerate convergence. Two variants are considered: in the first, only the MsFV operator is used; in the second, the MsFV operator is combined in a two-step method with an operator derived from the problem solved to construct the conservative flux field. The resulting iterative MsFV algorithms allow arbitrary reduction of the solution error without compromising the construction of a conservative flux field, which is guaranteed at any iteration. Since it converges to the exact solution, the method can be regarded as a linear solver. In this context, the schemes proposed here can be viewed as preconditioned versions of the Generalized Minimal Residual method (GMRES), with a very peculiar characteristic that the residual on the coarse grid is zero at any iteration (thus conservative fluxes can be obtained).

Minimum error contrast enhancement

Contrast enhancement is an image processing technique where the objective is to preprocess the image so that relevant information can be either seen or further processed more reliably. These techniques are typically applied when the image itself or the device used for image reproduction provides poor visibility and distinguishability of different regions of interest inthe image. In most studies, the emphasis is on the visualization of image data,but this human observer biased goal often results to images which are not optimal for automated processing. The main contribution of this study is to express the contrast enhancement as a mapping from N-channel image data to 1-channel gray-level image, and to devise a projection method which results to an image with minimal error to the correct contrast image. The projection, the minimum-error contrast image, possess the optimal contrast between the regions of interest in the image. The method is based on estimation of the probability density distributions of the region values, and it employs Bayesian inference to establish the minimum error projection.

Improving Dynamic Characteristics of Open-loop Controlled Log Crane

The improvement of the dynamics of flexible manipulators like log cranes often requires advanced control methods. This thesis discusses the vibration problems in the cranes used in commercial forestry machines. Two control methods, adaptive filtering and semi-active damping, are presented. The adaptive filter uses a part of the lowest natural frequency of the crane as a filtering frequency. The payload estimation algorithm, filtering of control signal and algorithm for calculation of the lowest natural frequency of the crane are presented. The semi-active damping method is basedon pressure feedback. The pressure vibration, scaled with suitable gain, is added to the control signal of the valve of the lift cylinder to suppress vibrations. The adaptive filter cuts off high frequency impulses coming from the operatorand semi-active damping suppresses the crane?s oscillation, which is often caused by some external disturbance. In field tests performed on the crane, a correctly tuned (25 % tuning) adaptive filter reduced pressure vibration by 14-17 % and semi-active damping correspondingly by 21-43%. Applying of these methods require auxiliary transducers, installed in specific points in the crane, and electronically controlled directional control valves.

Methods and Models for Accelerating Dynamic Simulation of Fluid Power Circuits

The objective of this dissertation is to improve the dynamic simulation of fluid power circuits. A fluid power circuit is a typical way to implement power transmission in mobile working machines, e.g. cranes, excavators etc. Dynamic simulation is an essential tool in developing controllability and energy-efficient solutions for mobile machines. Efficient dynamic simulation is the basic requirement for the real-time simulation. In the real-time simulation of fluid power circuits there exist numerical problems due to the software and methods used for modelling and integration. A simulation model of a fluid power circuit is typically created using differential and algebraic equations. Efficient numerical methods are required since differential equations must be solved in real time. Unfortunately, simulation software packages offer only a limited selection of numerical solvers. Numerical problems cause noise to the results, which in many cases leads the simulation run to fail. Mathematically the fluid power circuit models are stiff systems of ordinary differential equations. Numerical solution of the stiff systems can be improved by two alternative approaches. The first is to develop numerical solvers suitable for solving stiff systems. The second is to decrease the model stiffness itself by introducing models and algorithms that either decrease the highest eigenvalues or neglect them by introducing steady-state solutions of the stiff parts of the models. The thesis proposes novel methods using the latter approach. The study aims to develop practical methods usable in dynamic simulation of fluid power circuits using explicit fixed-step integration algorithms. In this thesis, twomechanisms whichmake the systemstiff are studied. These are the pressure drop approaching zero in the turbulent orifice model and the volume approaching zero in the equation of pressure build-up. These are the critical areas to which alternative methods for modelling and numerical simulation are proposed. Generally, in hydraulic power transmission systems the orifice flow is clearly in the turbulent area. The flow becomes laminar as the pressure drop over the orifice approaches zero only in rare situations. These are e.g. when a valve is closed, or an actuator is driven against an end stopper, or external force makes actuator to switch its direction during operation. This means that in terms of accuracy, the description of laminar flow is not necessary. But, unfortunately, when a purely turbulent description of the orifice is used, numerical problems occur when the pressure drop comes close to zero since the first derivative of flow with respect to the pressure drop approaches infinity when the pressure drop approaches zero. Furthermore, the second derivative becomes discontinuous, which causes numerical noise and an infinitely small integration step when a variable step integrator is used. A numerically efficient model for the orifice flow is proposed using a cubic spline function to describe the flow in the laminar and transition areas. Parameters for the cubic spline function are selected such that its first derivative is equal to the first derivative of the pure turbulent orifice flow model in the boundary condition. In the dynamic simulation of fluid power circuits, a tradeoff exists between accuracy and calculation speed. This investigation is made for the two-regime flow orifice model. Especially inside of many types of valves, as well as between them, there exist very small volumes. The integration of pressures in small fluid volumes causes numerical problems in fluid power circuit simulation. Particularly in realtime simulation, these numerical problems are a great weakness. The system stiffness approaches infinity as the fluid volume approaches zero. If fixed step explicit algorithms for solving ordinary differential equations (ODE) are used, the system stability would easily be lost when integrating pressures in small volumes. To solve the problem caused by small fluid volumes, a pseudo-dynamic solver is proposed. Instead of integration of the pressure in a small volume, the pressure is solved as a steady-state pressure created in a separate cascade loop by numerical integration. The hydraulic capacitance V/Be of the parts of the circuit whose pressures are solved by the pseudo-dynamic method should be orders of magnitude smaller than that of those partswhose pressures are integrated. The key advantage of this novel method is that the numerical problems caused by the small volumes are completely avoided. Also, the method is freely applicable regardless of the integration routine applied. The superiority of both above-mentioned methods is that they are suited for use together with the semi-empirical modelling method which necessarily does not require any geometrical data of the valves and actuators to be modelled. In this modelling method, most of the needed component information can be taken from the manufacturer’s nominal graphs. This thesis introduces the methods and shows several numerical examples to demonstrate how the proposed methods improve the dynamic simulation of various hydraulic circuits.

Riskienhallinnan huomioiminen tilintarkastusasiakkaan hyväksymisprosessissa - kokemuksia suurista tilintarkastusyhteisöistä

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, miten riskienhallinnan näkökulma on huomioitu Suomessa toimivien suurten tilintarkastusyhteisöjen asiakashyväksyntäprosesseissa. Asiakashyväksyntä on tilintarkastusprosessin ensimmäinen vaihe. Tutkimuksen tiedonhankinnan strategiana käytettiin teemahaastattelua ja tutkimuksessa haastateltiin kolmea asiakashyväksynnän näkökulmasta eri rooleissa toimivaa tilintarkastajaa. Kirjallisuuskatsauksessa perehdytään sekä tilintarkastusprosessiin että riskienhallintaan liittyvään kirjallisuuteen. Tutkimuksen tuloksena todettiin, että tutkitut tilintarkastusyhteisöt ovat kehittäneet ja formalisoineet asiakashyväksyntäprosessejaan jatkuvasti riskienhallintanäkökulman huomioiden. Automatisoidut tietojärjestelmät ovat nousseet yhä merkittävämpään rooliin ja myös asiakashyväksyntään liittyvää päätöksentekopolkua on mietitty ja uudistettu. Tutkimuksen tuloksena vahvistui näkemys siitä, että aiemmissa tutkimuksissa esitetty toimeksiantoriskin käsite kuvaa myös suomalaisten tilintarkastajien asiakashyväksyntävaiheessa tekemiä riskiarvioita. Merkittävimpinä pidettiin erilaisia tilintarkastusyhteisön maineeseen vaikuttavia riskitekijöitä sekä asiakkaan henkilökysymyksiin liittyviä seikkoja. Tilintarkastajien todettiin tarkastelevan sekä riskin negatiivisia puolia että myös siihen liittyviä positiivisia mahdollisuuksia. Varsinaisia aktiivisia riskienhallinnan toimenpiteitä tärkeämmäksi koettiin se, että asiakkaaseen liittyvät riskit kartoitetaan ja arvioidaan asianmukaisesti. Asiakashyväksynnän merkityksestä riskienhallinnassa voidaan todeta, että sitä pidettiin niin sanottuna ensimmäisenä suojamuurina, jonka avulla voidaan pyrkiä suojautumaan erityisesti sellaisia riskejä vastaan, joihin ei enää myöhemmässä vaiheessa voida tilintarkastustoimenpiteillä vaikuttaa. Tällöin liian korkeariskiset asiakkaat jätetään hyväksymättä - ei niinkään pyritä suunnittelemaan riskiä alentavia toimenpiteitä, joiden avulla asiakas voitaisiin hyväksyä.

Strateginen ketteryys – Kehitysportfolion priorisointi (Case: YIT OYJ)

Tutkimuksessa keskeisenä näkökulmana on, että YIT Oyj ei toimi stabiilissa tai edes ennustettavassa liiketoimintaympäristössä. Päinvastoin, teknologian ja ympäröivän maailman nopea kehitys ja jatkuvat muutokset toimintaympäristössä tekevät ympäristön ennustamisesta ja samalla liiketoiminnan suunnittelusta hyvin vaikeaa tai jopa mahdotonta. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan yrityksen strategista ketteryyttä ja miten nykyiset ja tulevat liiketoiminnan portfolion kehitysprojektit kytketään yrityksen strategiaan jatkuvasti muuttuvassa liiketoimintaympäristössä. Tutkimuksessa on tarkoitus tarkastella miten tunnistaa nykyiset YIT Oyj:n liiketoiminnan kehitysprojektit, jotka vievät yrityksen strategiaa eteenpäin. Avainasemassa strategian toteutumisen kanssa on kehitysportfolion suunnitelmallinen seuranta ja arvioiminen. Erityisen tärkeää on kyetä tunnistamaan oikea mittaristo ja kriittiset tekijät strategiaa tukevien projektien tunnistamiseksi. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisena eli laadullisena tutkimuksena ja tutkimukseni perustana tehtiin kvalitatiivinen haastattelututkimus. Tutkimushaastattelu toteutettiin käyttäen avuksi puolistrukturoitua haastattelumenetelmää.

Benefits of sales force automation to salespeople and to their customers in business-to-business markets

This study applied qualitative case study method for solving what kind of benefits salespeople and their customers perceived to gain when sales reps used a specific sales force automation tool, that defined the values and identified segment that best fit to each customer. The data consisting of four interviews was collected using semi-structured individual method and analyzed with thematic analysis technique. The analysis revealed five salespeople perceived benefits and four customer perceived benefits. Salespeople perceived benefits were improvements in customer knowledge, guidance of sales operations, salesperson-customer relationship building, time management and growing performance. Customer perceived benefits were information transmission, improved customer service, customer-salesperson relationship building and development of operations, which of the last was found as a new previously unrecognized customer benefit.

Asiakaslähtöisen palveluliiketoiminnan johtaminen yritysverkostossa

Tässä pro gradu -tutkimuksessa tarkastellaan asiakkuuksien johtamista johtamisoppina ja erilaisten asiakassuhteen ulottuuvuksien merkitystä asiakkaan arvonluomiselle. Teoriaosuudessa tunnistettuja elementtejä peilataan empiria osuuden havaintoihin. Yhteenvedossa on tunnistettu keskeisimmät kehityskohteet, jotka asiakkuuksien johtamisen teoriamalleista sekä käytännöistä ulkopuolisten kumppaneiden kanssa, olisi sovellettavissa asiakkuuksien johtamiseen yritysverkoston sisällä. Tutkimuksen empiirinen osuus toteutettiin kvalitatiivisena tutkimuksena ja aineisto kerättiin puolistuktruoitujen teemahaastattelujen avulla. Haastatteluaineisto analysoitiin luokittelemalla havainnot kirjallisuustutkimuksessa tunnistettuihin teemoihin sekä teemarungon ulkopuolelta merkittävästi esiin nousseisiin seikkoihin. Tutkimustulokset tukivat kirjallisuudessa esitettyä näkemystä siitä, että keskeisiä asiakassuhteen arvoa lisääviä tekijöitä ovat säännöllinen vuorovaikutus, molemminpuolinen luottamus, vastavuoroisuus, proaktiivisuus ja asiakkaan tarpeita ja odotuksia vastaava palvelutarjooma. Aidosti asiakaslähtöinen toimintatapa vaatii, että koko yrityksen organisaatio ja sen osaamisalueet, prosessit, tarjoomat sekä ansaintalogiikka on viritetty tukemaan asiakkaan tapaa tuottaa arvoa itselleen.

Liiketoimintalähtöisen hävikinhallintastrategian kehittäminen

Tämän pro gradu -tutkimuksen tavoitteena oli kehittää case-yritykselle strategiaproses-simalli liiketoimintalähtöisen hävikinhallintastrategian määrittelemiseksi sekä tunnistaa hävikinhallinnan strategisen johtamisen kannalta oleellisimmat tehtävät määriteltyjen hävikinhallintastrategian päämäärien ja tavoitteiden toteuttamiseksi. Lisäksi case-yrityksen johto asetti tavoitteeksi tunnistaa tutkimuksen perusteella parhaiten yritykselle soveltuva hävikinhallinnan mallin, joka voidaan liittää osaksi määriteltävää strategiaa. Yhteisen hävikinhallintastrategian ja hävikinhallintamallin uskotaan yhtenäistävän hävikinhallintaan liittyvää ajattelua, tavoitteita ja päämääriä sekä laajentavan hävikkikäsitteen näkökulmia että systematisoivan hävikinhallintatyötä case-yritystä ympäröivässä liiketoimintaverkostossa. Tutkimuksessa käsitellään strategiseen johtamiseen sekä hävikinhallinnan teoriaa ja esitellään case-yrityksen hävikinhallinnan nykytilaa sekä erityispiirteitä. Lisäksi tarkas-tellaan hävikinhallinnan strategisen johtamisen nykytilaa ja sen kehittämistä merkittä-vissä suomalaisissa vähittäiskaupan yrityksissä. Tämän jälkeen teoriaosuudessa tun-nistettuja elementtejä peilataan empiria osuuden havaintoihin. Tutkimustuloksien im-plementointi kohdassa on tunnistettu keskeisimmät kohteet, jotka strategisen johtami-sen teoriamalleista sekä käytännöistä verrokkiyrityksissä olisi hyödynnettävissä hävi-kinhallinnan strategisen johtamisen kehittämiseen case-yrityksessä. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisen tutkimusmenetelmän avulla. Aineisto kerättiin strukturoitujen teemahaastattelujen avulla. Haastatteluaineisto analysoitiin luokittelemalla havainnot kirjallisuustutkimuksessa tunnistettuihin teemoihin Tutkimustulokset tukivat kirjallisuudessa esitettyä näkemystä siitä miten pyritään var-mistamaan liiketoimintalähtöisyys yrityksen tukipalvelustrategioissa. Yrityksen ylimmän johdon tulee linjata hävikinhallintatyön tavoitteet joko strategiaprosessin alussa tai strategiahierarkiassa ylempien liiketoimintastrategioiden kautta. Tämän jälkeen hävikinhallintastrategia määritellään huomioiden annetut tavoitteet ja saadaan tukemaan organisaation yhteisiä päämääriä sekä tavoitteita että tuottamaan lisäarvoa liiketoiminnalle.

Preparation of powdered egg yolk using a mini spray dryer

Powdered egg is used as an emulsifying agent in emulsion formulations. It is an excellent source of high quality protein, of which the yolk contains 44% and the egg white 56%. Spray drying is a widely applied method for drying aqueous or organic solutions and emulsions in the chemical and food industries. Spray drying can be used to preserve food or simply as a rapid drying method. The objective of this work was to study the viability of obtaining powdered egg yolk powder using a Büchi B-190 Mini Spray Dryer. The egg yolk protein was evaluated by the semi-micro Kjeldahl method. It was concluded that the use of the Büchi B-190 Mini Spray Dryer to produce powdered egg yolk is perfectly feasible.

Méthodes d’inférence exactes pour un modèle de régression avec erreurs AR(2) gaussiennes

Ce texte propose des méthodes d’inférence exactes (tests et régions de confiance) sur des modèles de régression linéaires avec erreurs autocorrélées suivant un processus autorégressif d’ordre deux [AR(2)], qui peut être non stationnaire. L’approche proposée est une généralisation de celle décrite dans Dufour (1990) pour un modèle de régression avec erreurs AR(1) et comporte trois étapes. Premièrement, on construit une région de confiance exacte pour le vecteur des coefficients du processus autorégressif (φ). Cette région est obtenue par inversion de tests d’indépendance des erreurs sur une forme transformée du modèle contre des alternatives de dépendance aux délais un et deux. Deuxièmement, en exploitant la dualité entre tests et régions de confiance (inversion de tests), on détermine une région de confiance conjointe pour le vecteur φ et un vecteur d’intérêt M de combinaisons linéaires des coefficients de régression du modèle. Troisièmement, par une méthode de projection, on obtient des intervalles de confiance «marginaux» ainsi que des tests à bornes exacts pour les composantes de M. Ces méthodes sont appliquées à des modèles du stock de monnaie (M2) et du niveau des prix (indice implicite du PNB) américains

La méthode IIM pour une membrane immergée dans un fluide incompressible

La méthode IIM (Immersed Interface Method) permet d'étendre certaines méthodes numériques à des problèmes présentant des discontinuités. Elle est utilisée ici pour étudier un fluide incompressible régi par les équations de Navier-Stokes, dans lequel est immergée une membrane exerçant une force singulière. Nous utilisons une méthode de projection dans une grille de différences finies de type MAC. Une dérivation très complète des conditions de saut dans le cas où la viscosité est continue est présentée en annexe. Deux exemples numériques sont présentés : l'un sans membrane, et l'un où la membrane est immobile. Le cas général d'une membrane mobile est aussi étudié en profondeur.

Approche cartésienne pour le calcul du vent en terrain complexe avec application à la propagation des feux de forêt

La méthode de projection et l'approche variationnelle de Sasaki sont deux techniques permettant d'obtenir un champ vectoriel à divergence nulle à partir d'un champ initial quelconque. Pour une vitesse d'un vent en haute altitude, un champ de vitesse sur une grille décalée est généré au-dessus d'une topographie donnée par une fonction analytique. L'approche cartésienne nommée Embedded Boundary Method est utilisée pour résoudre une équation de Poisson découlant de la projection sur un domaine irrégulier avec des conditions aux limites mixtes. La solution obtenue permet de corriger le champ initial afin d'obtenir un champ respectant la loi de conservation de la masse et prenant également en compte les effets dûs à la géométrie du terrain. Le champ de vitesse ainsi généré permettra de propager un feu de forêt sur la topographie à l'aide de la méthode iso-niveaux. L'algorithme est décrit pour le cas en deux et trois dimensions et des tests de convergence sont effectués.

Une nouvelle mise en oeuvre de la méthode IIM pour les équations de Navier-Stokes en présence d'une force singulière

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Une nouvelle méthode smoothed particle hydrodynamics : simulation des interfaces immergées et de la dynamique Brownienne des molécules avec des interactions hydrodynamiques

Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle méthode smoothed particle hydrodynamics (SPH) pour la résolution des équations de Navier-Stokes incompressibles, même en présence des forces singulières. Les termes de sources singulières sont traités d'une manière similaire à celle que l'on retrouve dans la méthode Immersed Boundary (IB) de Peskin (2002) ou de la méthode régularisée de Stokeslets (Cortez, 2001). Dans notre schéma numérique, nous mettons en oeuvre une méthode de projection sans pression de second ordre inspirée de Kim et Moin (1985). Ce schéma évite complètement les difficultés qui peuvent être rencontrées avec la prescription des conditions aux frontières de Neumann sur la pression. Nous présentons deux variantes de cette approche: l'une, Lagrangienne, qui est communément utilisée et l'autre, Eulerienne, car nous considérons simplement que les particules SPH sont des points de quadrature où les propriétés du fluide sont calculées, donc, ces points peuvent être laissés fixes dans le temps. Notre méthode SPH est d'abord testée à la résolution du problème de Poiseuille bidimensionnel entre deux plaques infinies et nous effectuons une analyse détaillée de l'erreur des calculs. Pour ce problème, les résultats sont similaires autant lorsque les particules SPH sont libres de se déplacer que lorsqu'elles sont fixes. Nous traitons, par ailleurs, du problème de la dynamique d'une membrane immergée dans un fluide visqueux et incompressible avec notre méthode SPH. La membrane est représentée par une spline cubique le long de laquelle la tension présente dans la membrane est calculée et transmise au fluide environnant. Les équations de Navier-Stokes, avec une force singulière issue de la membrane sont ensuite résolues pour déterminer la vitesse du fluide dans lequel est immergée la membrane. La vitesse du fluide, ainsi obtenue, est interpolée sur l'interface, afin de déterminer son déplacement. Nous discutons des avantages à maintenir les particules SPH fixes au lieu de les laisser libres de se déplacer. Nous appliquons ensuite notre méthode SPH à la simulation des écoulements confinés des solutions de polymères non dilués avec une interaction hydrodynamique et des forces d'exclusion de volume. Le point de départ de l'algorithme est le système couplé des équations de Langevin pour les polymères et le solvant (CLEPS) (voir par exemple Oono et Freed (1981) et Öttinger et Rabin (1989)) décrivant, dans le cas présent, les dynamiques microscopiques d'une solution de polymère en écoulement avec une représentation bille-ressort des macromolécules. Des tests numériques de certains écoulements dans des canaux bidimensionnels révèlent que l'utilisation de la méthode de projection d'ordre deux couplée à des points de quadrature SPH fixes conduit à un ordre de convergence de la vitesse qui est de deux et à une convergence d'ordre sensiblement égale à deux pour la pression, pourvu que la solution soit suffisamment lisse. Dans le cas des calculs à grandes échelles pour les altères et pour les chaînes de bille-ressort, un choix approprié du nombre de particules SPH en fonction du nombre des billes N permet, en l'absence des forces d'exclusion de volume, de montrer que le coût de notre algorithme est d'ordre O(N). Enfin, nous amorçons des calculs tridimensionnels avec notre modèle SPH. Dans cette optique, nous résolvons le problème de l'écoulement de Poiseuille tridimensionnel entre deux plaques parallèles infinies et le problème de l'écoulement de Poiseuille dans une conduite rectangulaire infiniment longue. De plus, nous simulons en dimension trois des écoulements confinés entre deux plaques infinies des solutions de polymères non diluées avec une interaction hydrodynamique et des forces d'exclusion de volume.