Suurnopeus-turbokoneroottoreiden termodynaaminen ja mekaaninen mallinnus sekä rakenneanalyysi

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan suurnopeustekniikan eri sovelluksissa ilmeneviä roottoreihin liittyviä rakenteellisia vaatimuksia ja haasteita. Tässä yhteydessä suurnopeustekniikalla tarkoitetaan järjestelyä, jossa sähkökone (moottori, generaattori) ja toimilaite (turbiini, kompressori, puhallin) on kytketty ilman vaihdetta suoraan mekaanisesti yhteen ja jossa yhteisen roottorin pyörimisnopeus on selvästi suurempi kuin 50/60 hertsin verkosta syötetyn kaksinapaisen vaihtovirtasähkökoneen tahtinopeus. Tyypillistä suurnopeuskoneen roottorille on suuri tehotiheys ja suuri mekaaninen kuormitus. Siksi esimerkiksi sähkökoneen jäähdytys on entistä haasteellisempaa kasvavien rautahäviöiden ja pienempien lämmönsiirtopinta-alojen vuoksi. Tämän työn tavoitteet voidaan jakaa kolmeen osaan:  Yhdistetyn sähkö- ja turbokoneen roottorin mekaanisen rakenteen tarkastelu, jonka tavoitteena on pienentää lämmönkehitystä ja tehostaa kriittisten kohtien jäähdytystä. Tähän liittyy sähkömagneettisten häviöiden keskittäminen jäähdytyksen kannalta edullisiin kohtiin  Yhdistetyn sähkö- ja turbokoneen roottorin mekaanisen rakenteen tarkastelu kriittisten ominaistaajuuksien kannalta  Yhdistetyn sähkö- ja turbokoneen roottorin mekaanisen rakenteen analysointi lujuustekniseltä kannalta. Tähän liittyvät mm. erilaiset ahdistussovitteet ja niiden säilyminen korkeilla pyörimisnopeuksilla sekä niiden roottoria jäykistävä vaikutus ja lämmön johtuminen kyseisissä liitospinnoissa. Tämän työn tieteellinen uutuusarvo on nimenomaan yhdistetyn sähkö- ja turbokoneen roottorin rakenteen analysointi ottamalla samanaikaisesti huomioon kaikki edellä mainitut näkökohdat: jäähtyminen erityisen kuumissa kohdissa, sähköisten häviöiden alentaminen ja niiden jakautuman huomioon ottaminen, roottorin jäykkyyden maksimointi, lujuusrasitusten hallinta ja rakenteen mekaaninen stabiliteetti sekä lämpöteknisten ylimenovastusten tarkastelu.

Maantien 170 parantaminen rakentamalla kevyen liikenteen väylä välille Hangelby–Box : Toimenpideselvitys, Sipoo

Maantie 170 (Uusi Porvoontie) toimii seudullisena yhteytenä ja valtatien 7 (E18 moottoritien) rinnakkaistienä Helsingistä Söderkullan kautta Porvooseen ja paikallisena yhteytenä Hangelbyn ja Boxin välillä. Selvitysalueen länsiosassa maantien 170 ja maantien 1533 liittymästä alkaa nykyinen kevyen liikenteen väylä, joka kulkee maantien 170 rinnalla länteen Söderkullan taajamaan. Maantien 1534 rinnalla kulkee kevyen liikenteen väylä, joka ulottuu selvitysalueen itäosassa maantien 170 ja maantien 1534 liittymään. Toimenpideselvityksessä esitetyt ratkaisut ovat yleispiirteisiä ja kuvaavat maastokäytävää, johon toimenpiteet voidaan toteuttaa. Maantien 170 yhteyteen tien pohjoispuolelle ehdotetaan rakennettavaksi kevyen liikenteen väylä maantien 1533 liittymästä maantien 1534 ja maantien 11694 liittymään. Kevyen liikenteen väylän pituudeksi tulee noin 2,5 kilometriä. Suunnitelman mukaisiksi rakentamiskustannuksiksi on arvioitu noin 0,93 M€. Rakentamalla uusi kevyen liikenteen väylä, parannetaan jalankulkijoiden ja pyöräilijöiden liikkumisolosuhteita sekä turvallisuutta alueella. Myös edellytykset koululaisten itsenäiselle liikkumiselle alueella parantuvat. Tämä lisää kevyen liikenteen matkoja alueella. Kevyen liikenteen väylän rakentaminen täydentää alueen nykyistä kevyen liikenteen verkkoa ja poistaa verkollisen yhteyden puutteen Söderkullan taajaman ja Boxin kylän välillä. Uusi kevyen liikenteen väylä parantaa myös seudullisia yhteyksiä pääkaupunkiseudulta Porvoon suuntaan. Selvityksen ja siitä saatujen lausuntojen perusteella Uudenmaan ELY-keskus tekee hankkeesta jatkosuunnittelupäätöksen. Hanke ei sisälly Uudenmaan ELY-keskuksen tienpidon ja liikenteen suunnitelmaan 2012–2015. Hankkeen toteuttamisajankohtaa voidaan arvioida vasta siinä vaiheessa, kun hanke päätetään toteuttaa ja se viedään tienpidon ja liikenteen suunnitelmaan. Ennen toteutusta hankkeesta laaditaan tiesuunnitelma ja asiakirjat rakentamista varten.

AMB system for high-speed motors using automatic commissioning

The general trend towards increasing e ciency and energy density drives the industry to high-speed technologies. Active Magnetic Bearings (AMBs) are one of the technologies that allow contactless support of a rotating body. Theoretically, there are no limitations on the rotational speed. The absence of friction, low maintenance cost, micrometer precision, and programmable sti ness have made AMBs a viable choice for highdemanding applications. Along with the advances in power electronics, such as signi cantly improved reliability and cost, AMB systems have gained a wide adoption in the industry. The AMB system is a complex, open-loop unstable system with multiple inputs and outputs. For normal operation, such a system requires a feedback control. To meet the high demands for performance and robustness, model-based control techniques should be applied. These techniques require an accurate plant model description and uncertainty estimations. The advanced control methods require more e ort at the commissioning stage. In this work, a methodology is developed for an automatic commissioning of a subcritical, rigid gas blower machine. The commissioning process includes open-loop tuning of separate parts such as sensors and actuators. The next step is to apply a system identi cation procedure to obtain a model for the controller synthesis. Finally, a robust model-based controller is synthesized and experimentally evaluated in the full operating range of the system. The commissioning procedure is developed by applying only the system components available and a priori knowledge without any additional hardware. Thus, the work provides an intelligent system with a self-diagnostics feature and an automatic commissioning.

Diagnóstico pré-natal de displasia camptomélica: relato de caso

A displasia camptomélica pertence a um grupo heterogêneo e raro de displasias esqueléticas letais, que se caracterizam pelo desenvolvimento anormal dos ossos e das cartilagens. É causada por uma mutação no gene Sox9 (SRY-like HMG [high-mobility group] BOX 9) do cromossomo 17 e transmitida pela via autossômica dominante. Apresenta como principais características o encurtamento e o encurvamento dos ossos longos, principalmente nos membros inferiores. Também está associada a outras graves malformações esqueléticas e extra-esqueléticas. O estudo do cariótipo pode revelar incompatibilidade entre o genótipo e o fenótipo genital. A maioria dos portadores morre nos períodos fetal e neonatal precoce. A ultra-sonografia é essencial para a elucidação diagnóstica pré-natal.

Causas evitáveis e mortalidade neonatal nas microrregiões do estado de São Paulo

OBJETIVO: Identificar padrões espaciais da distribuição da mortalidade neonatal nas microrregiões do estado de São Paulo e verificar o papel das causas evitáveis na composição desse indicador de saúde.MÉTODOS: Este estudo ecológico e exploratório utilizou dados sobre mortalidade neonatal obtidos do Departamento de Informações e Informática do Sistema Único de Saúde (DATASUS) no período entre os anos de 2007 e 2011. A malha digital das microrregiões do estado de São Paulo foi obtida do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Foram calculados os coeficientes de Moran, que indicam o grau de correlação espacial, para taxa de mortalidade neonatal total e para taxa por causas evitáveis; foram construídos mapas temáticos com essas taxas e com a diferença entre elas; foi construído o Box Map.RESULTADOS: A taxa de mortalidade neonatal total foi 8,42/1.000 nascidos vivos e a taxa de mortalidade neonatal por causas evitáveis de 6,19/1.000 nascidos vivos. Os coeficientes de Moran (I) para essas taxas foram significativos (valor p<0,05) - para a taxa de mortalidade neonatal total I=0,11 e para taxa de mortalidade por causas evitáveis I=0,19 -, e os óbitos neonatais se concentraram na região sudoeste e no Vale do Paraíba. Se as causas evitáveis fossem abolidas, haveria uma redução significativa da taxa média de mortalidade neonatal total, de 8,42 para 2,23 óbitos/1.000 nascidos vivos, representando uma queda de 73%.CONCLUSÃO: Foi possível mostrar que, se as causas de mortes evitáveis fossem de fato abolidas, a taxa de mortalidade neonatal se aproximaria da taxa de países desenvolvidos.

Kansainvälisen osakeportfolion hajauttamishyödyt eri suhdannesykleissä

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää onko kansainvälisen hajauttamisen hyöty heikentynyt globaalisti ajan kuluessa. Tutkimusongelmaan pyritään löytämään vastaus korrelaatioanalyysillä sekä Box M-testillä. Teoreettisena viitekehyksenä käytetään Markowitzin luomaa modernia portfolioteoriaa, kansainväliseen hajautukseen liittyvää kirjallisuutta sekä aiheesta aiemmin tehtyjä tutkimuksia. Empiirisenä tutkimusaineistona käytetään Thomson Datastreamin tuottamia kokonaistuottoindeksejä. Indeksit ovat yhdeksältä eri markkina-alueelta ja 30 eri maasta. Maat on jaoteltu 18 kehittyneeseen ja 12 kehittyvään maahan.kaikki tutkielmassa käytetyt tuottoaikasarjat ovat dollarimääräisiä. Tutkimusaineisto kattaa vuodet 1995-2009 sisältäen 783 viikottaista havaintoa, kullekin tuottoindeksille. Tutkimustulosten mukaan kansainvälisen hajauttamisen edut ovat suuremmat sijoitettaessa kehittyville markkinoille, kuin pelkästään kehittyneille markkinoille sijoitettaessa. Tutkimusperiodin alkupuolella kehittyvillä markkinoilla on ollut saatavissa huomattavasti enemmän hajautushyötyä, mutta suhteellinenhyöty suhteessa kehittyneisiin markkinoihin vähenee tultaessa lähemmäs nykyhetkeä. Korrelaatiot ovat nousseet koko ajanjaksolla, mutta on myös ollut osaperiodeja, jolloin korrelaatiokertoimet ovat laskeneet.

Ohutlevyjen laserhitsaus

Tässä diplomityössä tarkasteltiin laseria ja sen käyttöä laserhitsauksessa. Laserin käyttäminen asettaa omat vaatimuksensa ja haasteet laserhitsattavan tuotteen ja mahdollisen kiinnittimen suunnittelulle. Lisäksi laserin käyttö konepajassa asettaa tiettyjä vaatimuksia työympäristölle. Diplomityössä suunniteltiin uudelleen eräs ohutlevystä valmistettava kotelo ja pyrittiin selvittämään soveltuuko se laserhitsattavaksi, ja saako kotelosta hitsattua täysin tiiviin. Kotelo soveltui hyvin laserhitsattavaksi, mutta täysin tiiviin kotelon hitsaaminen oli haasteellista ja hyvin epävarmaa.

Kasanpurkaimen portaalin teknistaloudellinen tarkastelu

Tämä diplomityö on tehty kansainväliseen materiaalinkäsittelyjärjestelmiä toimittavaan yritykseen. Menestyvän yrityksen on pyrittävä kustannustehokkuuden jatkuvaan parantamiseen. Tässä diplomityössä on tutkittu kannattaako kasanpurkaimen portaali valmistaa ristikkorakenteena levyrakenteeseen verrattuna. Tutkimukseen on sisällytetty koko toimitusketju suunnittelusta asennukseen, mutta lujuuslaskennan on suorittanut ulkopuolinen alihankkija. Yrityksen projektissa toimitettiin samaan aikaan purkainta, jonka portaali valmistettiin levyrakenteena. Tätä portaalia on käytetty uuden ristikkorakenteisen portaalin vertailukohtana. Ristikkorakenteinen portaali on suunniteltu putkipalkkirakenteena, jolloin siitä saatiin kevyempi. Suunnittelussa on pyritty huomioimaan valmistusystävällisen suunnittelun näkökohtia, joita esitellään työn teoriaosassa. Ristikkorakenteesta on tehty myös tarjouskuvat, joiden pohjalta valmistustarjoukset on pyydetty. Valmistuskustannusten lisäksi tarkemmassa tarkastelussa ovat suunnittelu- ja laskentakustannukset.

Do We Understand Hydrodynamic Dispersion in Sedimenting Suspensions?

Microstructural changes, that is an important feature for the understanding of the velocity variance in sedimentation is investigated with numerical simulations. The simulations are used to describe velocity fluctuations and hydrodynamic dispersion in a suspension of interacting point-particles sedimenting in a rectangular box with periodic sides and impenetrable bottom and top. It is observed how the positions of the particles evolve in a finite container. The suspension that was initially random in the gravity direction only, tends to be fully randomized as a result of the relative arrangements of the particles and the hydrodynamic interactions between them. The computer simulations, based on statistics over a significant number of particle configurations, suggest velocity variances and diffusivities dependent on the size of the simulated system but with anisotropy in velocity fluctuations and diffusion coefficients nearly independent of the box size.

Täyteaineen ja tärkkelyksen annostelun optimointi paperikoneen lyhyeen kiertoon

Diplomityön tavoitteena oli selvittää tärkkelyksen ja täyteaineen annostelupaikkojen sekä – tapojen vaikutukset SC- heatset web offset -paperin ominaisuuksiin ja pintalujuuteen. Lisäksi selvitettiin, muuttuuko paperin pölyäminen annostelupaikkojen tai – tapojen vaikutuksesta. Diplomityön kirjallisuusosiossa käsiteltiin heatset web offset -painokoneen rakennetta ja sen toimintaa. Lisäksi käsiteltiin heatset web offset -painokoneella ilmenevät pölyongelmien tyypit ja, mitkä eri paperin tekijät vaikuttavat heatset web offset -painokoneen pölyämisongelmiin. Lisäksi kirjallisuusosiossa käsiteltiin yleisimmät pintalujuutta parantavat kemikaalit sekä näiden kemikaalien annostelupaikat paperikoneen lyhyeen kiertoon. Alkutason määrityksessä ja ensimmäisessä koeajossa havaittiin, että paperin huokoisuus ja huokosrakenne olivat tärkeimmät SC heatset web offset -paperin pintalujuuteen vaikuttavat tekijät. KCL:n HSWO–koepainokoneella painetuista rullista annostelutapa 4, jossa tärkkelystä ja täyteainetta annosteltiin perälaatikon syöttöpumpun imupuolelle perinteisesti, oli pintalujuudeltaan kestävin. Ahmatti-kokeissa havaittiin, että tärkkelyksen ja täyteaineen annostelu TrumpJet- laitteistolla lähempänä paperikoneen perälaatikkoa, annostelutapa 6, pienentää rullan sisäistä vetolujuushajontaa. Ahmatti -pilotkokeissa havaittiin myös, että paperin lujuusominaisuudet ja vetolujuushajonnat voitiin säilyttää entisellään, kun tärkkelystä ja täyteainetta annosteltiin perinteisesti perälaatikon syöttöpumpun imupuolelta. Toisesta koeajon koepainorullasta havaittiin KCL:n koepainatuksissa, että paperin pintalujuus heikentyy annosteltaessa tärkkelystä 8 kg/t verrattuna 10 kg/t tärkkelysannosteluun. Näiden tapojen ero ei ole merkittävä.

Design and validation of stateful composite RESTful web services

A web service is a software system that provides a machine-processable interface to the other machines over the network using different Internet protocols. They are being increasingly used in the industry in order to automate different tasks and offer services to a wider audience. The REST architectural style aims at producing scalable and extensible web services using technologies that play well with the existing tools and infrastructure of the web. It provides a uniform set of operation that can be used to invoke a CRUD interface (create, retrieve, update and delete) of a web service. The stateless behavior of the service interface requires that every request to a resource is independent of the previous ones facilitating scalability. Automated systems, e.g., hotel reservation systems, provide advanced scenarios for stateful services that require a certain sequence of requests that must be followed in order to fulfill the service goals. Designing and developing such services for advanced scenarios with REST constraints require rigorous approaches that are capable of creating web services that can be trusted for their behavior. Systems that can be trusted for their behavior can be termed as dependable systems. This thesis presents an integrated design, analysis and validation approach that facilitates the service developer to create dependable and stateful REST web services. The main contribution of this thesis is that we provide a novel model-driven methodology to design behavioral REST web service interfaces and their compositions. The behavioral interfaces provide information on what methods can be invoked on a service and the pre- and post-conditions of these methods. The methodology uses Unified Modeling Language (UML), as the modeling language, which has a wide user base and has mature tools that are continuously evolving. We have used UML class diagram and UML state machine diagram with additional design constraints to provide resource and behavioral models, respectively, for designing REST web service interfaces. These service design models serve as a specification document and the information presented in them have manifold applications. The service design models also contain information about the time and domain requirements of the service that can help in requirement traceability which is an important part of our approach. Requirement traceability helps in capturing faults in the design models and other elements of software development environment by tracing back and forth the unfulfilled requirements of the service. The information about service actors is also included in the design models which is required for authenticating the service requests by authorized actors since not all types of users have access to all the resources. In addition, following our design approach, the service developer can ensure that the designed web service interfaces will be REST compliant. The second contribution of this thesis is consistency analysis of the behavioral REST interfaces. To overcome the inconsistency problem and design errors in our service models, we have used semantic technologies. The REST interfaces are represented in web ontology language, OWL2, that can be part of the semantic web. These interfaces are used with OWL 2 reasoners to check unsatisfiable concepts which result in implementations that fail. This work is fully automated thanks to the implemented translation tool and the existing OWL 2 reasoners. The third contribution of this thesis is the verification and validation of REST web services. We have used model checking techniques with UPPAAL model checker for this purpose. The timed automata of UML based service design models are generated with our transformation tool that are verified for their basic characteristics like deadlock freedom, liveness, reachability and safety. The implementation of a web service is tested using a black-box testing approach. Test cases are generated from the UPPAAL timed automata and using the online testing tool, UPPAAL TRON, the service implementation is validated at runtime against its specifications. Requirement traceability is also addressed in our validation approach with which we can see what service goals are met and trace back the unfulfilled service goals to detect the faults in the design models. A final contribution of the thesis is an implementation of behavioral REST interfaces and service monitors from the service design models. The partial code generation tool creates code skeletons of REST web services with method pre and post-conditions. The preconditions of methods constrain the user to invoke the stateful REST service under the right conditions and the post condition constraint the service developer to implement the right functionality. The details of the methods can be manually inserted by the developer as required. We do not target complete automation because we focus only on the interface aspects of the web service. The applicability of the approach is demonstrated with a pedagogical example of a hotel room booking service and a relatively complex worked example of holiday booking service taken from the industrial context. The former example presents a simple explanation of the approach and the later worked example shows how stateful and timed web services offering complex scenarios and involving other web services can be constructed using our approach.

The Allelopathic Effect of Eucalyptus Leaf Extract on Grass Forage Seed

This study aimed to evaluate the allelopathic effect of various concentrations of an aqueous extract of eucalyptus leaves on Urochloa decumbens and Panicum maximum seeds. The extract was prepared from Eucalyptus urograndis leaves that were milled and mixed with distilled water in a 1:9 milled leaves: water ratio to obtain an extract with a defined concentration of 100%. In addition, dilutions of 50%, 25% and 12.5% were prepared, and a 0% dilution was used as a control. The experiment followed a completely randomized design, with four replicates, each of 50 seeds of U. decumbens and 50 seeds of P. maximum, arranged on filter paper moistened with each concentration of extract in a Gerbox plastic box. The results demonstrated the allelopathic potential of E. urograndis aqueous extracts applied to the seeds of U. decumbens and P. maximum. The 50% and 100% concentrations of leaf extract most strongly inhibited the germination, vigor and seedling growth of U. decumbens and P. maximum. The germination speed index and the root length were the characteristics that were most affected by the potentially allelopathic substances contained in the eucalyptus extracts at all concentrations.

Grass Weeds Interfering with Eucalypt: Effects of the Distance of Coexistence on the Initial Plant Growth

Two experiments were carried out to evaluate the initial plant growth of Eucalyptus urograndis growing in coexistence with Urochloa decumbens and U. ruziziensis. In 100-L box, one plant of U. decumbens or U. ruziziensis grew in coexistence with one plant of E. urograndis clones C219H or H15, respectively, in the distances of 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, and 40 cm from the crop. After 30, 60, 90 (both clones), and 150 days (just for H15), growth characteristics were evaluated. Plants of both clones, growing in weed-free situations, showed a better growth and development than plants that grew in weedy situations, independently of the distance, having the highest plant height, stem diameter, dry mass of stem, and dry mass of leaves. As the same way, the number of branches, number of leaves, and leaf area of the clone C219H were similarly affected. Urochloa ruziziensis reduced the dry mass accumulation of stem and leaves by the rate of 0.06 and 0.32 g per plant, respectively, per each centimeter growing nearest to the crop, while U. decumbens reduced by 0.03 and 0.14 g per plant. The interference of U. decumbens and U. ruziziensis with E. urograndis is more intense when weedy plants grow in short distances from the crop.

Getting Started with Islandora

Workshop at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Advanced Islandora Workshop

Workshop at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014