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Volumetric Wake Investigation of a Free-Flying Quadcopter using Shake-The-Box Lagrangian Particle Tracking

Wolf, Christian und Schanz, Daniel und Schwarz, Clemens und Heintz, Alexander und Bosbach, Johannes und Strübing, Tobias und Schröder, Andreas (2024) Volumetric Wake Investigation of a Free-Flying Quadcopter using Shake-The-Box Lagrangian Particle Tracking. In: 80th Annual Vertical Flight Society Forum and Technology Display, FORUM 2024. Vertical Flight Society 80th Annual Forum & Technology Display. Vertical Flight Society’s 80th Annual Forum & Technology Display, 2024-05-07 - 2024-05-09, Montréal, Québec, Canada. doi: 10.4050/F-0080-2024-1161. ISBN 978-171389794-1.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://vtol.org/forum

Kurzfassung

The Shake-The-Box technique was applied to experimentally quantify the time-resolved volumetric flow field around a free-flying quadcopter UAV with an overall span of about 0.5 m. State-of-the-art LED illumination and high-speed camera equipment was combined with modern Lagrangian tracer particle tracking and data assimilation techniques, facilitating a measurement volume larger than 1.5 m3. The setup allowed for both hover and limited maneuvering of the quadcopter, while resolving even small details of the complex interactional aerodynamics. In hover out of ground effect, the four individual rotor wakes merged into a single jet within a few rotor radii below the rotor planes. Evaluating the mass and momentum fluxes over suitable control volumes yields accurate estimates for the quadcopter’s total thrust, the asymmetric thrust distribution between front and back rotors, and the entrainment of external flow through turbulent mixing. Hover in ground effect decreases the power requirement and induces recirculating flow in the center of the four rotors. The outwash pattern is non-uniform with jets developing between the rotors and pointing in radially outward directions. Forward flight cases result in a skewed, rapidly merging wake flanked by the roll-up of two “super-vortices” similar to the wingtip vortices of fixed-wing vehicles.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/204182/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Volumetric Wake Investigation of a Free-Flying Quadcopter using Shake-The-Box Lagrangian Particle Tracking
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wolf, ChristianChristian.Wolf (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9052-7548NICHT SPEZIFIZIERT
Schanz, Danieldaniel.schanz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1400-4224NICHT SPEZIFIZIERT
Schwarz, ClemensClemens.Schwarz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heintz, Alexanderalexander.heintz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0001-4371-7138NICHT SPEZIFIZIERT
Bosbach, JohannesJohannes.Bosbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1531-127X162880976
Strübing, Tobiastobias.struebing (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schröder, AndreasAndreas.Schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6971-9262162880977
Datum:9 Mai 2024
Erschienen in:80th Annual Vertical Flight Society Forum and Technology Display, FORUM 2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.4050/F-0080-2024-1161
Verlag:Vertical Flight Society 80th Annual Forum & Technology Display
Name der Reihe:Aerodynamics Technical Session
ISBN:978-171389794-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:shake-the-box, multicopter, wake, quadcopter
Veranstaltungstitel:Vertical Flight Society’s 80th Annual Forum & Technology Display
Veranstaltungsort:Montréal, Québec, Canada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:7 Mai 2024
Veranstaltungsende:9 Mai 2024
Veranstalter :Vertical Flight Society
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 - Virtueller Hubschrauber und Validierung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hubschrauber, GO
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren, GO
Hinterlegt von: Koch, Bianca
Hinterlegt am:03 Jul 2024 14:55
Letzte Änderung:03 Jul 2024 14:55

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