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Hypersonic Boundary-Layer Transition on Cold-Wall Canonical Geometries with Quantified Distributed Roughness Elements

Surujhlal, Divek und Wagner, Alexander und Ponchio Camillo, Giannino und Martinez Schramm, Jan (2022) Hypersonic Boundary-Layer Transition on Cold-Wall Canonical Geometries with Quantified Distributed Roughness Elements. AIAA Journal, Seiten 1-12. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.J062131. ISSN 0001-1452.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
747kB

Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.J062131

Kurzfassung

Given the challenges of obtaining a natural turbulent boundary layer on common test model geometries in a shock tunnel, this work aims to investigate the influence of roughness elements on the boundary layer with respect to transition to turbulence. The experiments were conducted in the High Enthalpy Shock Tunnel Göttingen at the German Aerospace Center on a 1100-mm-long, 7°-half-angle cone and a 602-mm-long flat plate at Mach 7.4. Roughness elements were applied on the nosetip of the cone and near the leading edge of the flat plate. The roughness elements were scanned with a laser profilometer, allowing their specification in terms of a roughness Reynolds number based on the 70th-percentile element height and an exceedance probability distribution. Transition was examined for the cone geometry using streamwise-aligned coaxial thermocouples on the 0° meridian. This assisted sizing the roughness elements required for transition to occur as far upstream as detectable. Breakdown of roughness-induced vortical structures generated by the roughness elements with a similar roughness Reynolds number was then examined using the flat plate geometry with temperature-sensitive paint applied downstream of the roughness elements. It was found that roughness-induced vortices required a finite distance (persistence length) to break down into turbulent structures. The persistence length was successfully reduced by interspersing roughness elements with smaller ones.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189535/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Air Force Office of Scientific Research grant FA9550-17-1-0060 eISSN 1533-385X
Titel:Hypersonic Boundary-Layer Transition on Cold-Wall Canonical Geometries with Quantified Distributed Roughness Elements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Surujhlal, DivekDivek.Surujhlal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0349-3328NICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, AlexanderAlexander.Wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9700-1522NICHT SPEZIFIZIERT
Ponchio Camillo, GianninoGiannino.PonchioCamillo (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martinez Schramm, JanJan.Martinez (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8891-6253NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Oktober 2022
Erschienen in:AIAA Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.2514/1.J062131
Seitenbereich:Seiten 1-12
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTAIAANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0001-1452
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Distrbuted roughness, boundary layer transition, hypersonic flows
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: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Hinterlegt von: Surujhlal, Dr. Divek
Hinterlegt am:24 Nov 2022 10:19
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:02

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