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Enhancement of Aircraft Wake-Vortex Decay in Ground Proximity - Experiment versus Simulation

Stephan, Anton und Holzäpfel, Frank und Misaka, Takashi und Geisler, Reinhard und Konrath, Robert (2014) Enhancement of Aircraft Wake-Vortex Decay in Ground Proximity - Experiment versus Simulation. CEAS Aeronautical Journal, 5 (2), Seiten 109-125. Springer. doi: 10.1007/s13272-013-0094-8. ISSN 1869-5582.

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Offizielle URL: http://link.springer.com/article/10.1007/s13272-013-0094-8

Kurzfassung

Aircraft wake vortex evolution in ground proximity is investigated experimentally in a water towing tank, as well as numerically with wall-resolved large eddy simulation (LES). With these complementary instruments the enhancement of wake vortex decay by obstacles, introduced at the ground surface, is analyzed. The experimental methods include time-resolved stereo particle image velocimetry and vortex core visualization. For comparison with the experiment, the LES considers the turbulent wake of the strut, holding the towed aircraft model. Wake vortex trajectories and circulation decay are compared at different distances from the obstacle. Tracers are employed to visualize the obstacle’s effects on the vortex core, in LES and experiment. The experimentally obtained trajectories and decay characteristics are reproduced qualitatively by simulations, whereas the agreement is degraded at later times. Beyond that, the vortex dynamics, deduced from the LES results, help to understand the experimental observations. The obstacles trigger helical secondary vortex structures, propagating along the primary vortices. The observed propagation speed of the helical disturbance is fairly well predicted by the suggested simple model. It is shown that the obstacles significantly modify the vortex interaction with the ground and substantially accelerate vortex decay. Two neighboring obstacles lead to colliding disturbances that further enhance vortex decay rates.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/85213/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Published online: 27. Novemver 2013
Titel:Enhancement of Aircraft Wake-Vortex Decay in Ground Proximity - Experiment versus Simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stephan, AntonDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holzäpfel, FrankDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Misaka, Takashimisaka (at) edge.ifs.tohoku.ac.jpNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geisler, Reinhardreinhard.geisler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Konrath, Robertrobert.konrath (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2014
Erschienen in:CEAS Aeronautical Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:5
DOI:10.1007/s13272-013-0094-8
Seitenbereich:Seiten 109-125
Verlag:Springer
ISSN:1869-5582
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Wake vortex flow, Ground effect, Decay enhancement, Large eddy simulation, Towing tank, Particle image velocimetry, Obstacles
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:L VU - Luftverkehr und Umwelt (alt)
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L VU - Luftverkehr und Umwelt
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Luftverkehr und Wetter (alt), L - Wirbelschleppen (alt)
Standort: Göttingen , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren
Institut für Physik der Atmosphäre > Verkehrsmeteorologie
Hinterlegt von: Ziegele, Brigitte
Hinterlegt am:15 Nov 2013 21:24
Letzte Änderung:06 Sep 2019 15:24

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