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A study on heat flux predictions for re-entry flight analysis

Park, Seong-Hyeon und Gülhan, Ali und Neeb, Dominik und Plyushchev, Gennady und Leyland, Penelope (2021) A study on heat flux predictions for re-entry flight analysis. Acta Astronautica, 187, Seiten 271-280. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2021.06.025. ISSN 0094-5765.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576521003222?dgcid=rss_sd_all

Kurzfassung

The analysis of the risk from re-entry objects has become an important topic. Concerning the uncertainties and different flow regimes, the object-oriented tools have been developed and used for various re-entry mission scenarios because of the simplified computation process and low calculation burden, which allow a probabilistic analysis. In this study, the heat flux correlations that are used in the object-oriented tools are investigated and compared to better understand the heat flux predictions with respect to re-entry survivability. Often these tools calculate the continuum stagnation-point heat flux using the correlation formulae of Lees and Fay-Riddell, which usually assume local thermo-chemical equilibrium with a fully-catalytic wall condition in the shock layer. Based on this observation, heat flux measurements were conducted in a hypersonic wind tunnel, and validated with the theory of Fay-Riddell considering the equivalent velocity gradient. For the comparison, in total, 11 different heat flux correlations were examined. It is shown that, based on the formula of Fay-Riddell, the differences in the final integrated heat flux were less than 16% which led to a large discrepancy in the survivability estimations for the cases of small spheres made of aluminum. This shows the importance of considering the heat flux correlation as well as the velocity gradient effect for such re-entry analysis.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144421/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A study on heat flux predictions for re-entry flight analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Park, Seong-HyeonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gülhan, AliAli.Guelhan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neeb, DominikDominik.Neeb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plyushchev, GennadyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leyland, PenelopeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 Juni 2021
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:187
DOI:10.1016/j.actaastro.2021.06.025
Seitenbereich:Seiten 271-280
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Jeng-Shing Chern, RockNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:Elsevier Acta Astronautica
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Re-entry Heat flux correlations Hypersonic Survivability
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Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien, KP
Hinterlegt von: Jäger, Monika
Hinterlegt am:12 Nov 2021 13:35
Letzte Änderung:20 Okt 2023 08:28

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