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Real-time event-based imaging velocimetry for closed-loop jet control

Franceschelli, Luca und Amico, Enrico und Scirè C., Giuseppe und Willert, Christian und Raiola, Marco und Cafiero, Gioacchino und Discetti, Stefano (2026) Real-time event-based imaging velocimetry for closed-loop jet control. 22nd International Symposium on Applications of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics, 2026-06-29 - 2026-07-02, Lissabon, Portugal.

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Kurzfassung

This work presents a closed-loop flow control framework in which real-time event-based imaging velocimetry (RT-EBIV) serves as the primary sensing modality, operating directly within the feedback loop at an effective velocity-field update rate of approximately 200 Hz. Spatially resolved velocity fields are reconstructed online from pulsed-illumination event data, providing simultaneous planar access to an extended region of the flow. This single spatially resolved acquisition is exploited to define, within distinct sub-regions of the same instantaneous field, both the state representation used for controller inference and the reward signal used for policy optimisation. This dual role would not be accessible to point-wise sensing approaches. The approach is demonstrated on the mixing enhancement of a submerged round water jet at a Reynolds number based on the bulk velocity and jet diameter of approximately 8000. The jet is actuated by pulsed radial jets injecting momentum into the shear layer. A compact state representation is constructed by projecting instantaneous RT-EBIV velocity fields onto a Proper Orthogonal Decomposition basis computed from unforced data, enabling high-frequency inference while suppressing measurement noise. Closed-loop control is implemented using the soft actor-critic algorithm, trained directly on the experimental velocity field to maximize the turbulent kinetic energy (TKE). The agent progressively learns actuation strategies that increase fluctuation-energy levels in the reward region, as confirmed independently by TKE distributions computed from time-averaged velocity fields. These results demonstrate the viability of RT-EBIV as a spatially resolved, real-time sensing modality for learning-driven closed-loop flow control, and validate the end-to-end sensing–decision–actuation pipeline under experimental and fully turbulent conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226032/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Real-time event-based imaging velocimetry for closed-loop jet control
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Franceschelli, LucaUniversidad Carlos III de MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Amico, EnricoPolitecnico di TorinoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scirè C., GiuseppePolitecnico di TorinoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Willert, ChristianChris.Willert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1668-0181NICHT SPEZIFIZIERT
Raiola, MarcoUniversidad Carlos III de MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cafiero, GioacchinoPolitecnico di TorinoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Discetti, StefanoUniversidad Carlos III de MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Juni 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:fluid flow measurement, active flow control, event-based imaging, jet flows, reinforcement learning
Veranstaltungstitel:22nd International Symposium on Applications of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics
Veranstaltungsort:Lissabon, Portugal
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:29 Juni 2026
Veranstaltungsende:2 Juli 2026
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Triebwerksmesstechnik
Hinterlegt von: Willert, Dr.phil. Christian
Hinterlegt am:20 Aug 2026 15:56
Letzte Änderung:20 Aug 2026 15:56

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