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An ultra-fast TSP on a CNT heating layer for unsteady temperature and heat flux measurements in subsonic flows

Bitter, Martin und Hilfer, Michael und Schubert, Tobias und Klein, Christian und Niehuis, Reinhard (2022) An ultra-fast TSP on a CNT heating layer for unsteady temperature and heat flux measurements in subsonic flows. Sensors, 22 (2), Seiten 1-15. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/s22020657. ISSN 1424-8220.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/22/2/657

Kurzfassung

In this paper, the authors demonstrate the application of a modified Ru(phen)-based temperature-sensitive paint which was originally developed for the evaluation of unsteady aero-thermodynamic phenomena in high Mach number but short duration experiments. In the present work, the modified TSP with a temperature sensitivity of up to −5.6%/K was applied in a low Mach number long-duration test case in a low-pressure environment. For the demonstration of the paint’s performance, a flat plate with a mounted cylinder was set up in the High-Speed Cascade Wind Tunnel (HGK). The test case was designed to generate vortex shedding frequencies up to 4300 Hz which were sampled using a high-speed camera at 40 kHz frame rate to resolve unsteady surface temperature fields for potential heat-transfer estimations. The experiments were carried out at reduced ambient pressure of p∞ = 13.8 kPa for three inflow Mach numbers being Ma∞=[0.3;0.5;0.7]. In order to enable the resolution of very low temperature fluctuations down to the noise floor of 10−5 K with high spatial and temporal resolution, the flat plate model was equipped with a sprayable carbon nanotube (CNT) heating layer. This constellation, together with the thermal sensors incorporated in the model, allowed for the calculation of a quasi-heat-transfer coefficient from the surface temperature fields. Besides the results of the experiments, the paper highlights the properties of the modified TSP as well as the methodology.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/185798/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Paper-DOI: https://doi.org/10.3390/s22020657 Viewed by 199, Published: 15 January 2022, Sensors 2022, 22(2), 657
Titel:An ultra-fast TSP on a CNT heating layer for unsteady temperature and heat flux measurements in subsonic flows
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bitter, MartinBundeswehr University Munich, Institute of Jet Propulsion, Neubiberg, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5203-8068NICHT SPEZIFIZIERT
Hilfer, Michaelmichael.hilfer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2881-7130NICHT SPEZIFIZIERT
Schubert, TobiasBundeswehr University Munich, Institute of Jet Propulsion, Neubiberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klein, Christianchristian.klein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7592-6922NICHT SPEZIFIZIERT
Niehuis, ReinhardBundeswehr University Munich, Institute of Jet Propulsion, Neubiberg, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-2368-2510NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Januar 2022
Erschienen in:Sensors
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:22
DOI:10.3390/s22020657
Seitenbereich:Seiten 1-15
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTMDPINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:1424-8220
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ultra-fast temperature-sensitive paint; time-resolved heat transfer; subsonic cylinder flow; vortex shedding modes
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
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DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
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Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren, GO
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:06 Apr 2022 16:21
Letzte Änderung:06 Apr 2022 16:21

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