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Transition Mechanisms on Blunt Re-Entry Capsules With and Without Roughness

Theiß, Alexander (2021) Transition Mechanisms on Blunt Re-Entry Capsules With and Without Roughness. DLR-Forschungsbericht. DLR-FB-2021-20. Dissertation. Technische Universität Braunschweig. 306 S.

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Kurzfassung

The boundary-layer state significantly affects the thermal load of objects flying at supersonic or hypersonic speeds. Therefore, the main objective of the work is to quantify the disturbance growth of possible transition mechanisms on blunt spherical re-entry capsules with smooth and rough surfaces at Mach 5.9 wind tunnel conditions using linear instability theory. To this end, a new instability code has been developed based on two-dimensional linear eigenvalue analysis and plane-marching parabolized stability equations (PSE-3D). It is shown that under the given wind tunnel conditions, no modal disturbance growth occurs on the capsule with a smooth surface, and the non-modal growth is insufficient to trigger transition. In the second part of the work, the impact of a generic discrete roughness element on the flow field and the growth of instabilities developing in its wake is systematically quantified for various roughness parameters. Furthermore, the impact of the local pressure gradient on the wake-mode instability characteristics is scrutinized for the first time. The last part of the work addresses the potential of optimal non-modally growing disturbances in the wake of a micron-sized distributed roughness patch to trigger transition. For this study, the variational approach of direct and adjoint PSE-3D is used for the first time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145146/
Dokumentart:Berichtsreihe (DLR-Forschungsbericht, Dissertation)
Titel:Transition Mechanisms on Blunt Re-Entry Capsules With and Without Roughness
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Theiß, AlexanderAlexander.Theiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4034-3246NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2021
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Seitenanzahl:306
ISSN:1434-8454
Status:veröffentlicht
Stichwörter:re-entry capsule, hypersonic flow, boundary-layer transition, linear stability theory, roughness-induced transition, optimal transient growth
Institution:Technische Universität Braunschweig
Abteilung:Institut für Strömungsmechanik
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 - Flugzeugtechnologien und Integration
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hochgeschwindigkeitskonfigurationen, GO
Hinterlegt von: Theiß, Alexander
Hinterlegt am:03 Nov 2021 13:57
Letzte Änderung:03 Nov 2021 14:56

Verfügbare Versionen dieses Eintrags

  • Transition Mechanisms on Blunt Re-Entry Capsules With and Without Roughness. (deposited 03 Nov 2021 13:57) [Gegenwärtig angezeigt]

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