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Significance of the Smaller Scales for Hypersonic Turbulent Boundary Layers with Focused Laser Differential Interferometry

Benitez, E. K. und Aultman, M. und Duan, L. und Ponchio Camillo, Giannino und Jewell, J. S. (2024) Significance of the Smaller Scales for Hypersonic Turbulent Boundary Layers with Focused Laser Differential Interferometry. Physics of Fluids, 36 (11), Seiten 1-16. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0235247. ISSN 1070-6631.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis 5 November 2025 - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://pubs.aip.org/aip/pof/article/36/11/115123/3319035/Significance-of-the-smaller-scales-for-hypersonic

Kurzfassung

While designed to suppress disturbances located away from its beam foci, focused laser differential interferometry (FLDI) is known to have some integration of signals along its optical axis. This is especially true for longer-wavelength signals, although smaller-scale flow structures also have a non-infinitesimal sensitivity length. This study investigates the performance of FLDI in a hypersonic turbulent boundary layer to better understand its behavior. FLDI simulations were conducted using both full-scale direct numerical simulation (DNS) and spatially-averaged DNS inputs to directly assess the influence of smaller flow structures on FLDI measurements. The full-scale FLDI results indicate that integration along the optical axis likely results in lower FLDI amplitudes than for true point measurements. Comparison with the spatially-averaged FLDI simulations reveals the significance of small-scale structures in FLDI signal roll-off and RMS amplitudes. Further, the influence of FLDI setup parameters on the response across the frequency spectrum are analyzed. Circular, Gaussian beams with smaller widths are verified to present increased performance. Also, measurements using distinct differentiation directions suggest an experimental way to measure turbulence isotropy scales. These results have notable implications for understanding hypersonic turbulent boundary-layer dynamics and interpreting experimental data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206079/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Significance of the Smaller Scales for Hypersonic Turbulent Boundary Layers with Focused Laser Differential Interferometry
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Benitez, E. K.Air Force Research Laboratory, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aultman, M.The Ohio State University, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Duan, L.The Ohio State University, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ponchio Camillo, GianninoGiannino.PonchioCamillo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2178-0777NICHT SPEZIFIZIERT
Jewell, J. S.Purdue University, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 November 2024
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:36
DOI:10.1063/5.0235247
Seitenbereich:Seiten 1-16
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTAIP PublishingNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
Name der Reihe:Measurement, Modelling and Prediction of Hypersonic Turbulence
ISSN:1070-6631
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hypersonic boundary layer, turbulent boundary layer, hypersonic turbulence, FLDI
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: Ponchio Camillo, Giannino
Hinterlegt am:29 Nov 2024 13:54
Letzte Änderung:29 Nov 2024 13:54

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