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Near-wall turbulence characterization in a turbulent boundary layer using Shake-The-Box

Schröder, Andreas und Schanz, Daniel und Geisler, Reinhard und Gesemann, Sebastian (2018) Near-wall turbulence characterization in a turbulent boundary layer using Shake-The-Box. In: Particle Image Velocimetry - A Practical Guide (3rd Edition) Particle Image Velocimetry, A Practical Guide, 3 (18.2). Springer International Publishing. Seiten 600-605. doi: 10.1007/978-3-319-68852-7_18. ISBN 978-3-319-68851-0.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-68852-7

Kurzfassung

A near-wall flow characterization including measurements of instantaneous wall-shear stresses of a turbulent boundary layer (TBL) developing along a flat plate with zero pressure gradients has been performed by using two advanced particle based measurement methods. The experiments were conducted in the 1m- wind tunnel facility of Göttingen at U∞ = 10 m/s and a Reynolds number of Reθ = 2,770 corresponding to Ret = 960. First, high-speed 2C-PIV was performed at two image magnification factors at 2 kHz and 4 kHz frame rates in order to obtain the overall statistical properties of the boundary layer profile together with a large time series of instantaneous 2C velocity vector fields in a streamwise, wall-normal plane. Single pixel line correlation applied to the particle image area close to the wall provided high spatial resolution velocity data down into the viscous sublayer. In a second step, the novel 4D-PTV technique Shake-The-Box (STB) was applied to a time series of particle images acquired with a typical tomographic high-speed camera set-up at 15.873 kHz. The STB measurement domain consists of a wall-bounded volume covering a stream- and spanwise area of 430 x 430 viscous units (l+= n/ut) and a wall-normal extension of 32 viscous units. A comprehensive set of relatively dense Lagrangian track data was reconstructed from two time resolved sequences of 115,000 time steps each. The data enables an accurate and very high resolution measurement of the mean and Reynolds stress velocity profiles averaged in bins sized by a fraction of a viscous unit, of both components of the instantaneous wall shear stress (t+w) and all components of the Reynolds stress tensor. Furthermore, the time-resolved 3D velocity vectors and corresponding gradient tensor have been interpolated onto a regular grid using the time series of irregularly distributed Lagrangian track data. With the present data coherent structures and their dynamics close to the wall can be investigated together with their role for various (rare) wall shear stress events. The STB method is proven capable of coping with strong velocity gradients close to walls and can also be extended to TBL flows with much higher Reynolds numbers.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/122436/
Dokumentart:Beitrag in einem Lehr- oder Fachbuch
Zusätzliche Informationen:eBook: ISBN978-3-319-68852-7, Seitenzahl: XXVI, 669
Titel:Near-wall turbulence characterization in a turbulent boundary layer using Shake-The-Box
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schröder, Andreasandreas.schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6971-9262139797135
Schanz, Danieldaniel.schanz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geisler, Reinhardreinhard.geisler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-8838-3713NICHT SPEZIFIZIERT
Gesemann, Sebastiansebastian.gesemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:April 2018
Erschienen in:Particle Image Velocimetry - A Practical Guide (3rd Edition)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:3
DOI:10.1007/978-3-319-68852-7_18
Seitenbereich:Seiten 600-605
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Raffel, MarkusDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Willert, Christian E.DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scarano, FulvioTU DelftNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kähler, Christian J.Uni BW MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wereley, Steven T.Purdue UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kompenhans, JürgenDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer International Publishing
Name der Reihe:Particle Image Velocimetry, A Practical Guide
ISBN:978-3-319-68851-0
Status:veröffentlicht
Stichwörter:turbulent boundary layer, shake-the-box, particle tracking, wall-shear stress
Institution:Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Abteilung:AS-EXV
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, GO
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:14 Jan 2019 08:36
Letzte Änderung:03 Aug 2023 08:40

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