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A Full-Scale Rotor-Wake Investigation of a Free-Flying Helicopter in Ground Effect Using BOS and PIV

Schwarz, Clemens und Bauknecht, Andre und Wolf, C. Christian und Coyle, Alexander und Raffel, Markus (2019) A Full-Scale Rotor-Wake Investigation of a Free-Flying Helicopter in Ground Effect Using BOS and PIV. In: Proceedings of the 75th Annual Forum and Technology Display, Seiten 1-23. VFS 75th Annual Forum & Technology Display, 2019-05-13 - 2019-05-16, Philadelphia, PA, USA.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
15MB

Offizielle URL: https://vtol.org/

Kurzfassung

Measurements in the wake of a free-flying full-scale helicopter in ground effect were performed for both quasi-steady and unsteady maneuvering flights using stereoscopic particle image velocimetry (PIV), a time-resolved background-oriented Schlieren (BOS) setup, and an optical marker tracking technique. The systems were used in a complimentary way to both visualize blade tip vortices in a large portion of the rotor wake and to capture spatially resolved velocity data close to the ground. The high sensitivity of the BOS system enabled the detection of vortices up to an age of Psi = 630°. Different instability mechanisms as long-wave, short-wave, and pairing instabilities were observed with varying intensity for different flight conditions. A quantitative analysis of vortex locations showed a periodic variation resulting from interactions between consecutive vortices that led to vortex pairing. Characteristics of the wake outwash close to the ground were investigated by means of averaged velocity fields. Different patterns such as wall jet, recirculation, and ground vortex flow were quantitatively analyzed and found to be in good agreement with previous model helicopter experiments. The instantaneous velocity data was used to detect individual blade tip vortices with ages above 450° close to the ground and to extract vortex parameters. For a takeoff maneuver, both concentrated vortices and the formation of larger vortex structures due to bundling of several vortices were observed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/122566/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A Full-Scale Rotor-Wake Investigation of a Free-Flying Helicopter in Ground Effect Using BOS and PIV
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schwarz, ClemensClemens.Schwarz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauknecht, AndreUniversity of Maryland, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, C. ChristianChristian.Wolf (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9052-7548NICHT SPEZIFIZIERT
Coyle, AlexanderNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raffel, Markusmarkus.raffel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3340-9115133716055
Datum:Mai 2019
Erschienen in:Proceedings of the 75th Annual Forum and Technology Display
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 1-23
Name der Reihe:Conference Proceedings digital
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Full-Scale Helicopter, Particle-Image-Velocimetry (PIV), Background-Oriented Schlieren (BOS), Ground Effect, Free Flight Experiments, Blade-Tip Vortex
Veranstaltungstitel:VFS 75th Annual Forum & Technology Display
Veranstaltungsort:Philadelphia, PA, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:13 Mai 2019
Veranstaltungsende:16 Mai 2019
Veranstalter :AHS - The Vertical Flight Society
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Hubschrauber
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L RR - Rotorcraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Der virtuelle Drehflügler (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hubschrauber, GO
Hinterlegt von: Winkels, Elisabeth
Hinterlegt am:07 Jun 2019 16:18
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:26

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