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Skin friction and coherent structures within a laminar separation bubble

Miozzi, Massimo und Capone, Alessandro und Costantini, Marco und Fratto, Lorenzo und Klein, Christian und Di Felice, Fabio (2019) Skin friction and coherent structures within a laminar separation bubble. Experiments in Fluids, 60 (1), Seiten 1-25. Springer Nature. doi: 10.1007/s00348-018-2651-8. ISSN 0723-4864.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00348-018-2651-8

Kurzfassung

We study the Laminar Separation Bubble (LSB) which develops on the suction side of a NACA 0015 hydrofoil by means of a Temperature-Sensitive Paint (TSP), at a Reynolds number of 1.8x10⁵ and angles of attack AoA = [3°, 5°, 7°, 10°]. The thermal footprints T_w(x,y,t) of the fluid unveil three different flow regimes whose complexity in time and space decreases when AoA increases, up to 10° where the LSB-induced spatial gradients are linked to almost fixed positions in time. At AoA = 7° the LSB system undergoes through a 3D destabilization, that induces C-shaped arcs at separation and weak bubble-flapping at reattachment. Structural changes occur at AoA = 5° and 3°: bubble-flapping raises homogeneously at reattachment while intermittent, wedge- shaped events alter the LSB shape. The relative skin-friction vector fields τ_w(x,y,t), extracted from T_w(x,y,t) by means of an optical-flow-based algorithm, provide the topology of the flow at the wall and feed a physics-based criterion for the identification of flow separation S(y,t) and reattachment R(y,t) which fulfill, in average, a ground-truth validation. The obtained S(y,t) is composed of several manifolds that extend spanwise from saddle points to converging nodes via the saddles unstable manifold, while, at least at higher AoA, manifolds that compose R(y,t) move from diverging nodes to saddle points via the saddles stable manifolds. The trigger of a wedge-shaped event by a rising Omega-shaped vortex in the reverse LSB flow is captured and described.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/125789/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Published Online: 13 December 2018, Article:13, ISSN:1432-1114 (Online)
Titel:Skin friction and coherent structures within a laminar separation bubble
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Miozzi, Massimomassimo.miozzi (at) cnr.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Capone, Alessandroalessandro.capone (at) uniud.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Costantini, MarcoMarco.Costantini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0642-0199134173773
Fratto, Lorenzofrattolorenzo (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klein, Christianchristian.klein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7592-6922134929503
Di Felice, Fabiofabio.difelice (at) cnr.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2019
Erschienen in:Experiments in Fluids
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:60
DOI:10.1007/s00348-018-2651-8
Seitenbereich:Seiten 1-25
Verlag:Springer Nature
Name der Reihe:Springer Verlag
ISSN:0723-4864
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Temperature-Sensitive Paint, Skin Friction, Laminar Separation Bubble
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:10 Jan 2019 01:41
Letzte Änderung:12 Mai 2023 13:05

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