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Experimental study of second-mode instability growth and breakdown in a hypersonic boundary layer using high-speed schlieren visualization

Laurence, Stuart und Wagner, Alexander und Hannemann, Klaus (2016) Experimental study of second-mode instability growth and breakdown in a hypersonic boundary layer using high-speed schlieren visualization. Journal of Fluid Mechanics, 797, Seiten 471-503. Cambridge University Press. doi: 10.1017/jfm.2016.280. ISSN 0022-1120.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1017/jfm.2016.280

Kurzfassung

Visualization experiments are performed to investigate the development of instability waves within the boundary layer on a slender cone under high Mach number conditions. The experimental facility is a reflected-shock wind tunnel, allowing both low (Mach-8 flight equivalent) and high-enthalpy conditions to be simulated. Second-mode instability waves are visualized using a high-speed schlieren set-up, with pulse bursting of the light source allowing the propagation speed of the wavepackets to be unambiguously resolved. This, in combination with wavelength information derived from the images, enables the calculation of the disturbance frequencies. At the lower-enthalpy conditions, we concentrate on the late laminar and transitional regions of the flow. General characteristics are revealed through time-resolved and ensemble-averaged spectra on both smooth and porous ceramic surfaces of the cone. Analysis of the development of individual wavepackets is then performed. It is found that the wavepacket structures evolve from a ‘rope-like’ appearance to become more interwoven as the disturbance nears breakdown. The wall-normal disturbance distributions of both the fundamental and first harmonic, which initially have local maxima at the wall and near y=_ D 0:7–0.75, exhibit an increase in signal energy close to the boundary-layer edge during this evolution. The structure angle of the disturbances also undergoes subtle changes as the wavepacket develops prior to breakdown. Experiments are also performed at high-enthalpy (h0 _ 12 MJ kg

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/105858/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:J. Fluid Mech. (2016), vol. 797, pp. 471-503.; Cambridge University Press 2016 first published online 23 May 2016
Titel:Experimental study of second-mode instability growth and breakdown in a hypersonic boundary layer using high-speed schlieren visualization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Laurence, StuartUNI MarylandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, AlexanderAlexander.Wagner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hannemann, Klausklaus.hannemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 Mai 2016
Erschienen in:Journal of Fluid Mechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:797
DOI:10.1017/jfm.2016.280
Seitenbereich:Seiten 471-503
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTCambridge University PressNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Cambridge University Press
ISSN:0022-1120
Status:veröffentlicht
Stichwörter:compressible boundary layers, high-speed flow, transition to turbulence
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Raumfahrzeugsysteme - Anlagen u. Messtechnik (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge
Hinterlegt von: Bachmann, Barbara
Hinterlegt am:17 Jan 2017 11:34
Letzte Änderung:21 Sep 2023 12:45

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