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Investigation of turbulent boundary layer flows with adverse pressure gradient by means of 3D Lagrangian particle tracking with Shake-The-Box

Novara, Matteo und Schanz, Daniel und Geisler, Reinhard und Agocs, Janos und Eich, Felix und Bross, Matthew und Kähler, Christian und Schröder, Andreas (2021) Investigation of turbulent boundary layer flows with adverse pressure gradient by means of 3D Lagrangian particle tracking with Shake-The-Box. In: Proceedings of 14th International Symposium on Particle Image Velocimetry, 1 (1), Seiten 1-11. ILLINOIS Tech / Paul V. Galvin Library. 14th International Symposium on Particle Image Velocimetry 2021, 01.-04.08.2021, Chicago, USA (online). doi: 10.18409/ispiv.v1i1.70.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.18409/ispiv.v1i1.70

Kurzfassung

A large-scale 3D Lagrangian particle tracking (LPT) investigation of a turbulent boundary layer (TBL) flow developing across different pressure gradient regions is presented in this study. Three high-speed multi-camera imaging systems, LED illumination and helium-filled soap bubbles (HFSB) tracers have been adopted to produce time-resolved sequences of particle images over a large volume encompassing approximately 3 m in the streamwise direction, 0:8 m in the spanwise direction and 0:25 m in the wall-normal direction. Individual tracers have been reconstructed and tracked within the imaged volume by means of the Shake-The-Box algorithm (STB, Schanz et al. (2016)); the FlowFit data assimilation algorithm (Gesemann et al. (2016)) has been used to evaluate the spatial velocity gradients and to interpolate the scattered LPT results onto a regular grid. Thanks to the large size of the investigated volume and to the time-resolved nature of the recorded images, the entire spatial extent of the large-scale coherent motions within the logarithmic region of the TBL (i.e. superstructures) could be captured and their dynamics investigated during their development over several boundary layer thickness in the streamwise direction, from the zero pressure gradient region (ZPG) to the adverse pressure gradient region (APG). Two free-stream velocities were investigated, namely 7 and 14m=s, corresponding to Ret ~ 3,000 and 5,000 respectively. The results confirm the location and scale of the elongated high- and low-momentum structures in the logarithmic region, as well as their meandering in the spanwise direction. Two-point correlation statistics show that the width and spacing of the superstructures are not affected by the transition from the ZPG to the APG region. The analysis of the instantaneous flow realizations from both a Lagrangian and Eulerian perspective indicates the presence of significant fluid particle elements exchange across the interfaces of the large-scale structures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144296/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:https://doi.org/10.18409/ispiv.v1i1, https://www.iit.edu/ispiv2021, Paper 130
Titel:Investigation of turbulent boundary layer flows with adverse pressure gradient by means of 3D Lagrangian particle tracking with Shake-The-Box
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Novara, Matteomatteo.novara (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8975-0419NICHT SPEZIFIZIERT
Schanz, Danieldaniel.schanz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1400-4224NICHT SPEZIFIZIERT
Geisler, ReinhardReinhard.Geisler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-8838-3713NICHT SPEZIFIZIERT
Agocs, Janosjanos.agocs (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eich, Felixfelix.eich (at) googlemail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bross, Matthewl71bmabr (at) unibw.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kähler, Christianchristian.kaehler (at) unibw.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schröder, Andreasandreas.schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6971-9262NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2021
Erschienen in:Proceedings of 14th International Symposium on Particle Image Velocimetry
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:1
DOI:10.18409/ispiv.v1i1.70
Seitenbereich:Seiten 1-11
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Christensen, Kenneth T.Kenneth.Christensen (at) iit.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:ILLINOIS Tech / Paul V. Galvin Library
Name der Reihe:Conference proceedings
Status:veröffentlicht
Stichwörter:TBL, Shake-The-Box, superstructures, adverse pressure gradient, 3D
Veranstaltungstitel:14th International Symposium on Particle Image Velocimetry 2021
Veranstaltungsort:Chicago, USA (online)
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:01.-04.08.2021
Veranstalter :Kenneth Christensen (Chair), Illinois Institute of Technology
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren, GO
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:07 Jan 2022 18:14
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:49

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