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Towards high-resolution 3D flow field measurements at the cubic meter scale

Schanz, Daniel und Huhn, Florian und Gesemann, Sebastian und Dierksheide, Uwe und van de Meerendonk, Remko und Manovski, Peter und Schröder, Andreas (2016) Towards high-resolution 3D flow field measurements at the cubic meter scale. 18th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, 2016-07-04 - 2016-07-07, Lisbon, Portugal.

[img] PDF (Paper)
28MB

Offizielle URL: http://ltces.dem.ist.utl.pt/lxlaser/lxlaser2016/finalworks2016/papers/03.8_1_249paper.pdf

Kurzfassung

We present results from two large-volume volumetric flow experiments. The first of these, investigating a thermal plume at low velocities (up to 0.35 m/s) demonstrates the abilities and requirements to reach volume sizes up to and probably beyond one cubic meter. It is shown that the use of Helium filled soap bubbles (HFSBs) as tracers, combined with pulsed LED illumination yields high particle image quality over large volume depths. A very uniform particle imaging, both in space as well as in time enables using high particle image concentrations (up to 0.1 ppp), while still being able to accurately reconstruct the flow using Shake-The-Box particle tracking. The experiment consisted of time-resolved volumetric flow measurements of a convectional plume within a volume of approx. 0.55 m3 (550 liters). The light yield needed for such a large scale measurement is realized by using HFSBs with 300 !m diameter as tracers and illuminating the measurement region using high-power, scalable arrays of white LEDs. Applying the Shake-The-Box algorithm, up to 275,000 bubbles could be tracked simultaneously. Interpolating the results on a regular grid (using ‘FlowFit’) reveals a multitude of flow structures. The setup can be scaled to larger volumes of several cubic meters, basically only being limited by the number and power of available LEDs and high-resolution cameras with sufficient frame-rate and pixel sizes. A second experiment showcases the possibilities to reach higher flow velocities, while still measuring within a comparatively large volume, by applying high-speed imaging and advanced LED illumination. An impinging turbulent jet was investigated in volumes ranging from 13 to 47 liters, depending on the repetition rate of the camera system. The results show that even at a repetition rate of 3.9 kHz and flow speeds up to 17 m/s the tested system was able to deliver images that allowed for a reliable and accurate tracking of bubbles.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/101290/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:Paper 03.8_1_249
Titel:Towards high-resolution 3D flow field measurements at the cubic meter scale
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schanz, Danieldaniel.schanz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Huhn, Florianflorian.huhn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gesemann, Sebastiansebastian.gesemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dierksheide, UweLaVision, GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
van de Meerendonk, RemkoAerospace Engineering Department, Delft University of Technology, 2629, The NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Manovski, PeterDSTG, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schröder, Andreasandreas.schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6971-9262NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 1-22
Name der Reihe:Conference Proceedings online, Book of Abstracts
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lagrangian Particle Tracking, LED volume illumination, Helium filled soap bubbles
Veranstaltungstitel:18th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics
Veranstaltungsort:Lisbon, Portugal
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:4 Juli 2016
Veranstaltungsende:7 Juli 2016
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Simulation und Validierung (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:25 Jul 2016 16:33
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:06

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