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1D thickness evolution model of cork ablators, including swelling, ablation and erosion

Salvi, Ciro und Hohn, Oliver und Gülhan, Ali (2025) 1D thickness evolution model of cork ablators, including swelling, ablation and erosion. International Journal of Heat and Mass Transfer, 256 (128033). Elsevier. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.128033. ISSN 0017-9310.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Kurzfassung

A one-dimensional mathematical framework is developed to describe the thickness evolution---swelling and recession---of cork samples in high enthalpy flows, in the arc-heated wind tunnel L2K. The model is formulated to account for swelling effect, constant long-term recession rate, particle-induced erosion, and post-erosion swelling---that is swelling enhancement after char removal by particle impact. Particle effects were considered as they are particularly important for the simulation of Martian entry during dust storms, and might be useful for other applications. The model is fitted to experimental time-resolved recession data measured with laser-sheet profile tracking (LPT), with the goal of determining material-specific parameters in different flow conditions, also in the presence of particles. The results demonstrate that the approach captures key flow-structure interaction phenomena and reproduces experimental and numerical reference data within acceptable error margins: the never-theorized phenomenon called post-erosion swelling is thereby confirmed. This establishes the model as a computationally efficient foundation for further extensions to parametric approaches for material response prediction, in high-enthalpy flows.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217341/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:1D thickness evolution model of cork ablators, including swelling, ablation and erosion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Salvi, Cirociro.salvi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4185-1042199010806
Hohn, OliverOliver.Hohn (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4225-7352NICHT SPEZIFIZIERT
Gülhan, Aliali.guelhan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:International Journal of Heat and Mass Transfer
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:256
DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.128033
Verlag:Elsevier
ISSN:0017-9310
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Arc-heated wind tunnel, Cork-based ablator, Ablation, Recession, Swelling, Erosion, LPT
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - keine Zuordnung
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien, KP
Hinterlegt von: Salvi, Ciro
Hinterlegt am:08 Dez 2025 10:14
Letzte Änderung:08 Dez 2025 10:14

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