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Experiments on aerothermoelastic fluid-structure interaction in hypersonic flow

Daub, Dennis und Willems, Sebastian und Gülhan, Ali (2022) Experiments on aerothermoelastic fluid-structure interaction in hypersonic flow. Journal of Sound and Vibration, 531. Elsevier. doi: 10.1016/j.jsv.2021.116714. ISSN 0022-460X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
12MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022460X21007161

Kurzfassung

Aerothermoelastic fluid-structure interaction (FSI) is a crucial problem in the design of supersonic and hypersonic vehicles, but modeling capabilities are in many cases quite limited. Insufficient treatment of FSI can limit design options or lead to damage or loss of vehicles. To improve understanding of such problems, we conducted FSI experiments with thin panels in hypersonic flow in the hypersonic wind tunnel H2K at DLR, Cologne, where both thermal and pressure-driven effects can be observed. Both cases with and without turbulent shock-wave/boundary-layer interaction (SWBLI) were considered. We obtained severe dynamic effects which led to the failure of the thinner panel. The results show a strong dependency of the dynamics of the coupled system on small temperature changes. Furthermore, we demonstrated that a large incident shock angle facilitates flutter in cases where it would not occur without incident shock. Detailed reference experiments regarding aerothermal heating, wall pressure and dynamic properties of the flow field were conducted using a rigid structure. This extends the very limited experimental data base on FSI in hypersonic flow serving as reference for modeling and preparation of new experiments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186741/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Experiments on aerothermoelastic fluid-structure interaction in hypersonic flow
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Daub, DennisDennis.Daub (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6030-698XNICHT SPEZIFIZIERT
Willems, SebastianSebastian.Willems (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5576-7829NICHT SPEZIFIZIERT
Gülhan, AliAli.Guelhan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 August 2022
Erschienen in:Journal of Sound and Vibration
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:531
DOI:10.1016/j.jsv.2021.116714
Verlag:Elsevier
ISSN:0022-460X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:FSI, Fluid-Structure Interaction, Flutter, SWBLI, Shock-wave/Boundary-layer Interaction, Hypersonic Flow, Aerothermal Heating, Aerothermoelastic, Wind Tunnel Experiment, H2K
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologie
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien, KP
Hinterlegt von: Daub, Dennis
Hinterlegt am:22 Nov 2022 09:32
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:15

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