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Experiment on jet-vortex interaction for variable mutual spacing

Bölle, Tobias und Brion, Vincent und Couliou, Marie und Molton, Pascal (2023) Experiment on jet-vortex interaction for variable mutual spacing. Physics of Fluids, 35 (015007), Seiten 1-18. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0127634. ISSN 1070-6631.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0127634

Kurzfassung

The interaction of a line vortex with a collinearly aligned jet is a prototypical configuration for various important applications in aeronautics. The purpose of this study is to analyze the impact of the jet flow on the kinematics and dynamics of a trailing vortex. A particular emphasis is on the effect of a variable relative jet–vortex spacing. To this end, we realized four different jet–vortex configurations in a wind-tunnel experiment at chord-based Reynolds number of 1.7 × 10^5 using high-speed stereo particle image velocimetry measurements in five transversal planes located between 2 and 26 chords behind the wing. Stochastic analyses reveal that the jet generally contributes an external excitation to the vortex as a function of the mutual spacing. Compared with the configuration without jets, the vortex amplification increases upon reducing the jet–vortex spacing. Most notably, for all but the closest spacing, the vortex response is qualitatively the same, changing mainly in magnitude. For the closest spacing, however, the dynamics is considerably different, which we suspect to be a consequence of jet entrainment. Proper orthogonal decomposition reveals, for the first time, that the collinearly aligned jet tends to excite a progressively broader range of vortex modes as the jet–vortex spacing is reduced. Close examination of the vortex mean flow seems to preclude linear vortex instabilities, while the vortex characteristics hint towards some form of receptivity mechanism to disturbances being located in the free stream. Our analyses are useful to validate simulation tools on configurations combining simultaneous lift and thrust effects.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192043/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Experiment on jet-vortex interaction for variable mutual spacing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bölle, TobiasDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-3714-6882NICHT SPEZIFIZIERT
Brion, VincentONERA Meudon, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Couliou, MarieONERA Meudon, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Molton, PascalONERA Meudon, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2023
Erschienen in:Physics of Fluids
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:35
DOI:10.1063/5.0127634
Seitenbereich:Seiten 1-18
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1070-6631
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Interaktion Freistrahl-Wirbel, Windkanalexperiment, Particle Image Velocimetry
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Verkehrsmeteorologie
Hinterlegt von: Bölle, Tobias
Hinterlegt am:12 Dez 2022 15:08
Letzte Änderung:20 Jan 2023 15:19

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