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Application of High-Speed Pressure Sensitive Paint to Low-Speed Vortical Flow at High Angles of Attack

Katzenmeier, Lukas und Hilfer, Michael und Stegmueller, Julius und Breitsamter, Christian (2023) Application of High-Speed Pressure Sensitive Paint to Low-Speed Vortical Flow at High Angles of Attack. Experiments in Fluids, 64 (10), Seiten 1-20. Springer Nature. doi: 10.1007/s00348-023-03707-7. ISSN 0723-4864.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s00348-023-03707-7

Kurzfassung

Highly maneuverable aircraft configurations create complex vortex systems with vortex breakdown at moderate subsonic speeds and medium to high angles of attack. High levels of pressure fluctuations on the configuration surface can be observed downstream of vortex breakdown. These fluctuations can cause significant structural vibrations known as tail buffeting. Therefore, the detailed measurement of these pressure fluctuations and the corresponding vibrations is of great importance in aircraft aerodynamics and aeroelasticity. Pressure Sensitive Paint (PSP) is an established tool to measure steady surface pressures without installation of a great number of pressure sensors in the model. Fast-response pressure sensitive paint (iPSP) was developed at the German Aerospace Center (DLR) to measure unsteady pressure fluctuation effects in a setup with high-speed cameras. The setup allows a high spatio-temporal resolution of the unsteady surface pressures. To the authors’ knowledge fast response pressure sensitive paint has not been applied to low-speed vortical flows at high angles of attack yet. In the present paper the iPSP method is applied to a mixed-material, flexible aircraft wind tunnel model in these flow conditions. The configuration represents a modern highly maneuverable aircraft with double-delta wing and horizontal tail plane. The low-speed buffeting effects on the configuration are analysed using a synchronised system of five connected high-speed cameras to simultaneously measure the unsteady surface pressures with iPSP and the dynamic three-dimensional structural deformation. The present application case is particularly challenging due to low levels of pressure fluctuation in the low-speed regime, multi-frequzency aeroelastic phenomena on the model, a long distance between the cameras and the model, as well as the combination of synchronized masurement of unsteady surface pressure and structural deformation. Advanced data analysis methods are applied in a post-processing too chain to cope with these challenges. The results for the root-mean square surface pressures show good agreement with high-fidelity CFD results for the flow conditions of interest. Particular focus of the analysis is on the lessons learned regarding the UV illumination setup, the camera arrangement as well as post-processing tools.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198080/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Application of High-Speed Pressure Sensitive Paint to Low-Speed Vortical Flow at High Angles of Attack
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Katzenmeier, Lukaslukas.katzenmeier (at) airbus.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hilfer, MichaelMichael.Hilfer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2881-7130NICHT SPEZIFIZIERT
Stegmueller, Juliusjulius.stegmueller (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Breitsamter, Christianchristian.breitsamter (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Oktober 2023
Erschienen in:Experiments in Fluids
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:64
DOI:10.1007/s00348-023-03707-7
Seitenbereich:Seiten 1-20
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Longmire, Ellen K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tropea, CameronTU Darmstadt, Fachgebiet Strömungslehre und Aerodynamik, DarmstadtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Westerweel, JerryDelft University of Technology, NLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer Nature
ISSN:0723-4864
Status:veröffentlicht
Stichwörter:iPSP, Deformation, High-Speed, Delta Wing
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 - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren, GO
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:17 Nov 2023 12:25
Letzte Änderung:22 Nov 2023 14:51

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