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High-speed particle image velocimetry for the efficient measurement of turbulence statistics

Willert, Christian und Klinner, Joachim (2015) High-speed particle image velocimetry for the efficient measurement of turbulence statistics. MOTAR Meeting 2015, 15.-16. Apr. 2015, Cologne, Germany.

[img] PDF (Presentation Viewgraphs) - Nur DLR-intern zugänglich
3MB

Kurzfassung

A high frame rate camera and a continuous wave laser are used to capture long particle image sequences exceeding 100,000 consecutive frames at framing frequencies up to 50 kHz. The electronic shutter of the high-speed CMOS camera is reduced to 5\mu s to prevent excessive particle image streaking. The combination of large image number and high frame rate is possible by limiting the field of view to a narrow strip to primarily capture a profile of velocity data and derived quantities, such as vorticity and higher order statistics. Multi-frame PIV processing algorithms are employed to improve the dynamic range of recovered PIV data. The recovered data is temporally well resolved and provides sufficient samples for statistical convergence of the fluctuating velocity components. The measurement technique is demonstrated on a developing turbulent duct flow inside a small wind tunnel with Re_\delta = 4800 and Re_\theta = 490 as well as on a turbulent boundary layer in the 1m wind tunnel of DLR-Göttingen with Re_\delta = 34000 and Re_\theta = 4000. By means of single-line correlation it is further possible to extract the near wall velocity profile in the viscous sub-layer, both time-averaged as well as instantaneous, which can then be used to estimate the wall shear rate and with it the shear stress \tau_w and friction velocity u_\tau.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/101854/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:High-speed particle image velocimetry for the efficient measurement of turbulence statistics
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Willert, Christianchris.willert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klinner, Joachimjoachim.klinner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:April 2015
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:turbulent boundary layer, particle image velocimetry, PIV, wall shear stress, high speed imaging
Veranstaltungstitel:MOTAR Meeting 2015
Veranstaltungsort:Cologne, Germany
Veranstaltungsart:internationale Konferenz, Workshop
Veranstaltungsdatum:15.-16. Apr. 2015
Veranstalter :DLR Institut für Antriebstechnik
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk und Validierungsmethoden (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Triebwerksmesstechnik
Hinterlegt von: Willert, Dr.phil. Christian
Hinterlegt am:08 Jan 2016 14:19
Letzte Änderung:08 Jan 2016 14:19

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