Domain growth in binary mixtures at low temperatures

We have studied domain growth during spinodal decomposition at low temperatures. We have performed a numerical integration of the deterministic time-dependent Ginzburg-Landau equation with a variable, concentration-dependent diffusion coefficient. The form of the pair-correlation function and the structure function are independent of temperature but the dynamics is slower at low temperature. A crossover between interfacial diffusion and bulk diffusion mechanisms is observed in the behavior of the characteristic domain size. This effect is explained theoretically in terms of an equation of motion for the interface.

Systematic weakly nonlinear analysis of radial viscous fingering

We present a weakly nonlinear analysis of the interface dynamics in a radial Hele-Shaw cell driven by both injection and rotation. We extend the systematic expansion introduced in [E. Alvarez-Lacalle et al., Phys. Rev. E 64, 016302 (2001)] to the radial geometry, and compute explicitly the first nonlinear contributions. We also find the necessary and sufficient condition for the uniform convergence of the nonlinear expansion. Within this region of convergence, the analytical predictions at low orders are compared satisfactorily to exact solutions and numerical integration of the problem. This is particularly remarkable in configurations (with no counterpart in the channel geometry) for which the interplay between injection and rotation allows that condition to be satisfied at all times. In the case of the purely centrifugal forcing we demonstrate that nonlinear couplings make the interface more unstable for lower viscosity contrast between the fluids.

Interfacial instabilities of a fluid annulus in a rotating Hele-Shaw cell

We have studied the interfacial instabilities experienced by a liquid annulus as it moves radially in a circular Hele-Shaw cell rotating with angular velocity Omega. The instability of the leading interface (oil displacing air) is driven by the density difference in the presence of centrifugal forcing, while the instability of the trailing interface (air displacing oil) is driven by the large viscosity contrast. A linear stability analysis shows that the stability of the two interfaces is coupled through the pressure field already at a linear level. We have performed experiments in a dry cell and in a cell coated with a thin fluid layer on each plate, and found that the stability depends substantially on the wetting conditions at the leading interface. Our experimental results of the number of fingers resulting from the instability compare well with the predictions obtained through a numerical integration of the coupled equations derived from a linear stability analysis. Deep in the nonlinear regime we observe the emission of liquid droplets through the formation of thin filaments at the tip of outgrowing fingers.

Nonlinear relaxation time and the detection of weak signals

Laser systems can be used to detect very weak optical signals. The physical mechanism is the dynamical process of the relaxation of a laser from an unstable state to a steady stable state. We present an analysis of this process based on the study of the nonlinear relaxation time. Our analytical results are compared with numerical integration of the stochastic differential equations that model this process.

Bistability driven by dichotomous noise

We consider mean-first-passage times and transition rates in bistable systems driven by dichotomous colored noise. We carry out an asymptotic expansion for short correlation times ¿c of the colored noise and find results that differ from those reported earlier. In particular, to retain corrections to O(¿c) we find that it is necessary to retain up to four derivatives of the potential function. We compare our asymptotic results to existing ones and also to exact ones obtained from numerical integration.

Equidistribution of Fekete Points on the Sphere

Fekete points are the points that maximize a Vandermonde-type determinant that appears in the polynomial Lagrange interpolation formula. They are well suited points for interpolation formulas and numerical integration. We prove the asymptotic equidistribution of Fekete points in the sphere. The way we proceed is by showing their connection to other arrays of points, the so-called Marcinkiewicz-Zygmund arrays and interpolating arrays, that have been studied recently.

Combined use of the GGSFT data base and on Board Marine Collected Data to Model the Moho Beneath the Powell Basin, Antarctica

The Powell Basin is a small oceanic basin located at the NE end of the Antarctic Peninsula developed during the Early Miocene and mostly surrounded by the continental crusts of the South Orkney Microcontinent, South Scotia Ridge and Antarctic Peninsula margins. Gravity data from the SCAN 97 cruise obtained with the R/V Hespérides and data from the Global Gravity Grid and Sea Floor Topography (GGSFT) database (Sandwell and Smith, 1997) are used to determine the 3D geometry of the crustal-mantle interface (CMI) by numerical inversion methods. Water layer contribution and sedimentary effects were eliminated from the Free Air anomaly to obtain the total anomaly. Sedimentary effects were obtained from the analysis of existing and new SCAN 97 multichannel seismic profiles (MCS). The regional anomaly was obtained after spectral and filtering processes. The smooth 3D geometry of the crustal mantle interface obtained after inversion of the regional anomaly shows an increase in the thickness of the crust towards the continental margins and a NW-SE oriented axis of symmetry coinciding with the position of an older oceanic spreading axis. This interface shows a moderate uplift towards the western part and depicts two main uplifts to the northern and eastern sectors.

Pathway databases and tools for their exploitation: benefits, current limitations and challenges

In past years, comprehensive representations of cell signalling pathways have been developed by manual curation from literature, which requires huge effort and would benefit from information stored in databases and from automatic retrieval and integration methods. Once a reconstruction of the network of interactions is achieved, analysis of its structural features and its dynamic behaviour can take place. Mathematical modelling techniques are used to simulate the complex behaviour of cell signalling networks, which ultimately sheds light on the mechanisms leading to complex diseases or helps in the identification of drug targets. A variety of databases containing information on cell signalling pathways have been developed in conjunction with methodologies to access and analyse the data. In principle, the scenario is prepared to make the most of this information for the analysis of the dynamics of signalling pathways. However, are the knowledge repositories of signalling pathways ready to realize the systems biology promise? In this article we aim to initiate this discussion and to provide some insights on this issue.

Equidistribution of Fekete Points on the Sphere

Fekete points are the points that maximize a Vandermonde-type determinant that appears in the polynomial Lagrange interpolation formula. They are well suited points for interpolation formulas and numerical integration. We prove the asymptotic equidistribution of Fekete points in the sphere. The way we proceed is by showing their connection to other arrays of points, the so-called Marcinkiewicz-Zygmund arrays and interpolating arrays, that have been studied recently.

Sähkökäyttösimulaattori jasen suorituskyky

Erilaisten simulaatioiden tekeminen tutkimustyössä on tärkeää. Simulaatioiden avulla voidaan vähentää prototyyppitestauksen tarvetta. Diplomityössä on esitelty kehitettävää sähkökäyttösimulaattoria, jolla voidaan tarkastella erilaisten sähkökäyttöjen häviöiden muodostumista. Diplomityössä on keskitytty vertailemaan kehitettävän simulaattorin simulointituloksia todelliselta sähkökäytöltä mitattuihin suureisiin. Vertailun kohteena on taajuusmuuttajalla syötetty oikosulkumoottori, minkä virtojen ja jännitteiden vertailu on tehty aika- ja taajuustasossa.

A computationally efficient shear deformable beam element for large deformation multibody applications

In this paper, a new two-dimensional shear deformable beam element based on the absolute nodal coordinate formulation is proposed. The nonlinear elastic forces of the beam element are obtained using a continuum mechanics approach without employing a local element coordinate system. In this study, linear polynomials are used to interpolate both the transverse and longitudinal components of the displacement. This is different from other absolute nodal-coordinate-based beam elements where cubic polynomials are used in the longitudinal direction. The accompanying defects of the phenomenon known as shear locking are avoided through the adoption of selective integration within the numerical integration method. The proposed element is verified using several numerical examples, and the results are compared to analytical solutions and the results for an existing shear deformable beam element. It is shown that by using the proposed element, accurate linear and nonlinear static deformations, as well as realistic dynamic behavior, can be achieved with a smaller computational effort than by using existing shear deformable two-dimensional beam elements.

Direct torque control of permanent magnet synchronous machines - analysis and implementation

Thedirect torque control (DTC) has become an accepted vector control method besidethe current vector control. The DTC was first applied to asynchronous machines,and has later been applied also to synchronous machines. This thesis analyses the application of the DTC to permanent magnet synchronous machines (PMSM). In order to take the full advantage of the DTC, the PMSM has to be properly dimensioned. Therefore the effect of the motor parameters is analysed taking the control principle into account. Based on the analysis, a parameter selection procedure is presented. The analysis and the selection procedure utilize nonlinear optimization methods. The key element of a direct torque controlled drive is the estimation of the stator flux linkage. Different estimation methods - a combination of current and voltage models and improved integration methods - are analysed. The effect of an incorrect measured rotor angle in the current model is analysed andan error detection and compensation method is presented. The dynamic performance of an earlier presented sensorless flux estimation method is made better by improving the dynamic performance of the low-pass filter used and by adapting the correction of the flux linkage to torque changes. A method for the estimation ofthe initial angle of the rotor is presented. The method is based on measuring the inductance of the machine in several directions and fitting the measurements into a model. The model is nonlinear with respect to the rotor angle and therefore a nonlinear least squares optimization method is needed in the procedure. A commonly used current vector control scheme is the minimum current control. In the DTC the stator flux linkage reference is usually kept constant. Achieving the minimum current requires the control of the reference. An on-line method to perform the minimization of the current by controlling the stator flux linkage reference is presented. Also, the control of the reference above the base speed is considered. A new estimation flux linkage is introduced for the estimation of the parameters of the machine model. In order to utilize the flux linkage estimates in off-line parameter estimation, the integration methods are improved. An adaptive correction is used in the same way as in the estimation of the controller stator flux linkage. The presented parameter estimation methods are then used in aself-commissioning scheme. The proposed methods are tested with a laboratory drive, which consists of a commercial inverter hardware with a modified software and several prototype PMSMs.

Web-palvelutekniikka teollisuuden tietojärjestelmäintegraation kehitysvälineenä

Tänä päivänä tiedon nopea saatavuus ja hyvä hallittavuus ovat liiketoiminnan avainasioita. Tämän takia nykyisiä tietojärjestelmiä pyritään integroimaan. Integraatio asettaa monenlaisia vaatimuksia, jolloin sopivan integraatiomenetelmän ja -teknologian valitsemiseen pitää paneutua huolella. Integraatiototeutuksessa tulisi pyrkiä ns. löyhään sidokseen, jonka avulla voidaan saavuttaa aika-, paikka- ja alustariippumattomuus. Tällöin integraation eri osapuolien väliset oletukset saadaan karsittua minimiin, jonka myötä integraation hallittavuus ja vikasietoisuus paranee. Tässä diplomityössä keskitytään tutkimaan nykyisin teollisuuden käytössä olevien integraatiomenetelmien ja -teknologioiden ominaisuuksia, etuja ja haittoja. Lisäksi työssä tutustutaan Web-palvelutekniikkaan ja toteutetaan asynkroninen tiedonkopiointisovellus ko. teknologian avulla. Web-palvelutekniikka on vielä kehittyvä palvelukeskeinen teknologia, jolla pyritään voittamaan monet aiempia teknologioita vaivanneet ongelmat. Yhtenä teknologian päätavoitteista on luoda löyhä sidos integroitavien osapuolien välille ja mahdollistaa toiminta heterogeenisessa ympäristössä. Teknologiaa vaivaa kuitenkin vielä standardien puute esimerkiksi tietoturva-asioissa sekä päällekkäisten standardien kehitys eri valmistajien toimesta. Jotta teknologia voi yleistyä, on nämä ongelmat pystyttävä ratkaisemaan.

Absoluuttisten solmukoordinaattien menetelmä kuorimaisten kappaleiden mallinnuksessa

Työn tavoitteena oli kehittää nopeasti konvergoiva kuorielementti epälineaarisesti joustavien kappaleiden analysointiin. Kuorielementti perustuu absoluuttisten solmukoordinaattien menetelmään ja se hyödyntää kaarevuuden kuvausta elastisten voimien määrityksessä. Kehitettyä elementtiä verrattiin kontinuumimekaniikalla kehitettyyn kuorielementtiin ja kaupallisen elementtimenetelmän kuorielementtiin. Yksinkertaisimman kuormitustapauksen tuloksia verrattiin teknisen taivutusteorian mukaiseen analyyttiseen ratkaisuun. Staattisten testien tulokset tässä työssä kehitetyllä kuorielementillä vastasivat hyvin kaupallisella elementtimenetelmällä saatuja tuloksia. Deformaatioiden ollessa geometrisesti lineaarisella alueella, kehitetyllä kuorielementillä saadut tulokset vastasivat paremmin sekä analyyttistä ratkaisua että kaupallisella elementtimenetelmällä saatuja tuloksia kuin aiemman kontinuumimekaniikkaan perustuvan kuorielementin tulokset. Kehitetyn kuorielementin ongelmana verrattuna kontinuumimekaniikkaan perustuvaan elementtiin on monimutkaisempi kinematiikan kuvaus. Tästä on seurauksena laskenta-ajan huomattava kasvaminen. Jatkossa kannattaisi keskittyä numeeristen ratkaisumenetelmien kehittämiseen.

Varaosien tunnistuspalvelut sähköisessä liiketoimintaympäristössä

Työn tarkoituksena on ollut luoda varaosien tunnistukseen kehitysmalli, jota voidaan käyttää pohjana palveluiden kehityksessä. Saatavilla olevia tunnistusmenetelmiä parantamalla on mahdollista kehittää liiketoimintaprosesseja. Yrityksiin kohdistuu yhä enemmän vaatimuksia, jotka täyttääkseen on kyettävä luomaan kustomoitavissa olevia innovatiivisia palvelukokonaisuuksia. Yritysten tulisi kerätä yhteen kaikki saatavilla oleva tieto asiakkaiden hankkimista tuotteista ja palveluista tarjoten näiden kautta toimintamahdollisuuksia lähemmäs asiakasrajapintaan. Sähköisten tunnistuspalveluiden kehitys ja integrointi yhdeksi kokonaisuudeksi on keskeisessä asemassa yrityksen palvelutarjontaa kehitettäessä. Palveluihin voidaan antaa pääsy SOA (Service Oriented Architecture) -malliin perustuvien portaaleiden kautta. Uudet varaosien tunnistusmenetelmät tulee liittää web-palveluina portaaliin integrointimenetelmiä käyttäen. Varaosien tunnistuksen kannalta on keskeistä linkittää taustajärjestelmien tieto tukemaan tunnistusprosessia tuotteiden koko elinkaaren ajan. Case tapauksessa integroitiin varaosien tunnistuspalveluina IMB WebSphere Portal:n PDM (Product Data Management) -järjestelmän varaosadokumentaatio. Lisäksi luotiin varaosien tunnistusjärjestelmän vaatima datamalli, joka mahdollistaa PDMjärjestelmässä olevan as-built – varaosarakenteen hyväksikäytön portaaliin liitettävän graafisen varaosien tunnistusjärjestelmän kanssa. Tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksina nähdään huoltojärjestelmien tiedon integrointi osaksi tunnistusmenetelmiä parantavaa kokonaisuutta, huoltotarpeen automaattinen seuranta ja analysointi, RFID:n käyttömahdollisuudet, mobiili-sovellusten kehitys, varaosien tunnistukseen perustuvien liiketoimintaprosessien automatisointi sekä jatkuva tiedonjaon kehittäminen.