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Combining Simultaneous Density and Velocity Measurements of Rotor Blade Tip Vortices under Cyclic Pitch Conditions

Braukmann, Johannes N. und Goerttler, Andreas und Wolf, Christian und Schwarz, Clemens und Raffel, Markus (2021) Combining Simultaneous Density and Velocity Measurements of Rotor Blade Tip Vortices under Cyclic Pitch Conditions. Experiments in Fluids, 62 (9), Seiten 1-19. Springer Nature. doi: 10.1007/s00348-021-03281-w. ISSN 0723-4864.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1007/s00348-021-03281-w

Kurzfassung

An investigation into blade tip vortices of a sub-scale rotor under cyclic pitch conditions is carried out. Background oriented schlieren (BOS), particle image velocimetry (PIV), and computational fluid dynamics (CFD) are applied to the same test cases. This approach allows to combine the velocity data from PIV in a measurement plane, the density related data from BOS in a measurement volume, and the comprehensive set of flow variables provided by unsteady detached eddy simulations. Vortices up to an age of Ψv=70∘ in case of PIV and CFD, and up to Ψv=200∘ in case of BOS are considered. The vortex locations are obtained through all three techniques. The unsteadiness of the vortices was obtained by the experimental results, whereas CFD provides an average solution. An increased position scatter was observed during the downstroke of the pitch cycle with both experimental methods and was found to be in good agreement. In the second part, the PIV velocity data are compared to common vortex models. An approach to link the density distribution and the swirl velocity is applied to the measured data. Based on the CFD results, it is shown that the assumption of isothermal flow yields better agreement between velocity and density than isentropic flow.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144608/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Combining Simultaneous Density and Velocity Measurements of Rotor Blade Tip Vortices under Cyclic Pitch Conditions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Braukmann, Johannes N.Johannes.Braukmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8046-9623NICHT SPEZIFIZIERT
Goerttler, AndreasAndreas.Goerttler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8315-1298NICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, ChristianChristian.Wolf (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9052-7548NICHT SPEZIFIZIERT
Schwarz, ClemensClemens.Schwarz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raffel, MarkusMarkus.Raffel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3340-9115133716119
Datum:6 September 2021
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:62
DOI:10.1007/s00348-021-03281-w
Seitenbereich:Seiten 1-19
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTSpringerNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer Nature
ISSN:0723-4864
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Blade tip vortices, PIV, BOS, experiments
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Hinterlegt von: Carter, Beatrice
Hinterlegt am:03 Nov 2021 11:24
Letzte Änderung:12 Mai 2023 13:06

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