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Numerical Investigation of Second-Mode Attenuation over Carbon/Carbon Porous Surfaces

Sousa, Victor C. B. und Patel, Danish und Chapelier, J.-B. und Wagner, Alexander und Scalo, Carlo (2018) Numerical Investigation of Second-Mode Attenuation over Carbon/Carbon Porous Surfaces. Journal of Spacecraft and Rockets, 210059, Seiten 1-11. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.A34294. ISSN 0022-4650.

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Offizielle URL: https://arxiv.org/abs/1712.03309

Kurzfassung

We have carried out axisymmetric numerical simulations of a spatially developing hypersonic boundary layer over a sharp 7◦ -half-angle cone at M∞ = 7.5 inspired by the experimental investigations by Wagner (2015). Simulations are first performed with impermeable (or solid) walls with a one-time broadband pulse excitation applied upstream to determine the most convectively-amplified frequencies resulting in the range 260kHz – 400kHz, consistent with experimental observations of second-mode instability waves. Subsequently, we introduce harmonic disturbances via continuous periodic suction and blowing at 270kHz and 350kHz. For each of these forcing frequencies complex impedance boundary conditions (IBC), modeling the acoustic response of two different carbon/carbon (C/C) ultrasonically absorptive porous surfaces, are applied at the wall. The IBCs are derived as an output of a pore-scale aeroacoustic analysis – the inverse Helmholtz Solver (iHS) – which is able to return the broadband real and imaginary components of the surface-averaged impedance. The introduction of the IBCs in all cases leads to a significant attenuation of the harmonically-forced second-mode wave. In particular, we observe a higher attenuation rate of the introduced waves with frequency of 350kHz in comparison with 270kHz, and, along with the iHS impedance results, we establish that the C/C surfaces absorb acoustic energy more effectively at higher frequencies. © 2018 by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. All rights reserved.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/121421/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Numerical Investigation of Second-Mode Attenuation over Carbon/Carbon Porous Surfaces
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sousa, Victor C. B.vsousa (at) purdue.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Patel, DanishSchool of Mechanical Engineering, Purdue University, West Lafayette, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chapelier, J.-B.School of Mechanical Engineering, Purdue University, West Lafayette, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, AlexanderAlexander.Wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9700-1522NICHT SPEZIFIZIERT
Scalo, Carloscalo (at) purdue.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 Januar 2018
Erschienen in:Journal of Spacecraft and Rockets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:210059
DOI:10.2514/1.A34294
Seitenbereich:Seiten 1-11
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTAmerican Institute of Aeronautics and Astronautics Inc, AIAANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0022-4650
Status:veröffentlicht
Stichwörter:porous coatings, HEG, UAT, hypersonic Transition, Transition delay, cone, Inverse Helmholtz Solver
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Hinterlegt von: Wagner, Alexander
Hinterlegt am:05 Jan 2019 14:02
Letzte Änderung:03 Aug 2023 11:32

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