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Unsteady Boundary-Layer Transition Measurements and Computations on a Rotating Blade under Cyclic Pitch Conditions

Weiss, Armin und Wolf, C. Christian und Kaufmann, Kurt und Braukmann, Johannes N. und Heineck, James T. und Raffel, Markus (2020) Unsteady Boundary-Layer Transition Measurements and Computations on a Rotating Blade under Cyclic Pitch Conditions. Experiments in Fluids, 61 (2), Seiten 1-16. Springer Nature. doi: 10.1007/s00348-020-2899-7. ISSN 0723-4864.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1007/s00348-020-2899-7

Kurzfassung

The presented work tackles the lack of experimental investigations of unsteady laminar-turbulent boundary-layer transition on rotor blades at cyclic pitch actuation, which are important for accurate performance predictions of helicopters in forward flight. Unsteady transition positions were measured on the blade suction side of a four-bladed subscale rotor by means of non-intrusive differential infrared thermography (DIT). Experiments were conducted at different rotation rates corresponding to Mach and Reynolds numbers at 75% rotor radius of up to M_75=0.21 and Re_75 =3.3×10^5 and with varying cyclic blade pitch settings. The setup allowed transition to be measured across the outer 54% of the rotor radius. For comparison, transition was also measured using conventional infrared thermography for steady cases with collective pitch settings only. The study is complemented by numerical simulations including boundary-layer transition modeling based on semi-empirical criteria. DIT results reveal the upstream and downstream motion of boundary-layer transition during upstroke and downstroke, a reasonable comparison to experimental results obtained using the already established sigma*c_p method, and noticeable agreement with numerical simulations. The result is the first systematic study of unsteady boundary-layer transition on a rotor suction side by means of DIT including a comparison to numerical computations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/128642/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Article 61
Titel:Unsteady Boundary-Layer Transition Measurements and Computations on a Rotating Blade under Cyclic Pitch Conditions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Weiss, Arminarmin.weiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7532-2974NICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, C. ChristianChristian.Wolf (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9052-7548NICHT SPEZIFIZIERT
Kaufmann, KurtKurt.Kaufmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2276-3386NICHT SPEZIFIZIERT
Braukmann, Johannes N.Johannes.Braukmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8046-9623NICHT SPEZIFIZIERT
Heineck, James T.NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raffel, MarkusMarkus.Raffel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3340-9115133716074
Datum:24 April 2020
Erschienen in:Experiments in Fluids
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:61
DOI:10.1007/s00348-020-2899-7
Seitenbereich:Seiten 1-16
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTSpringer NatureNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer Nature
ISSN:0723-4864
Status:veröffentlicht
Stichwörter:unsteady boundary-layer transition, rotor blades, differential infrared-thermography (DIT), semi-empirical transition modeling, e^N–method
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Hubschrauber
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Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hubschrauber, GO
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren, GO
Hinterlegt von: Winkels, Elisabeth
Hinterlegt am:19 Feb 2020 11:52
Letzte Änderung:23 Okt 2023 12:39

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