Simultaneous surface pressure and velocity field measurements with PSP and PIV/PTV in the Transonic Windtunnel Munich to quantify and minimize interference effects
Final Report Abstract
Innerhalb des Projektes konnte zum ersten Mal eine laminare Ablöseblase mittels der TSP Single-Shot Lifetime zeitaufgelöst untersucht werden. Ein Vergleich aller an der UniBW vorhandenen Kameras wurde durchgeführt. Dabei wurden sie mit einer Ulbrichtkugel beleuchtet und die gemessene Signalintensität anhand SNR, Bild-Homogenität und Lichtempfindlichkeit verglichen. Die Eignung der sCMOS-Kamera als ein passender Ersatz für die CCD bei Abtastfrequenzen geringer als 100 Hz konnte bewiesen werden. Bei Abtastfrequenzen bis 2000 Hz ist die VC-Imager Pro HS 4M geeignet. Wenn geringe Lichtintensitäten vorhanden sind, ist die Phantom V2640 Kamera zu bevorzugen. Der Effekt der Selbstbeleuchtung, der beim Einsatz von PSP- und TSP-Farben auftritt, wurde mit einer flexiblen Stahlecke untersucht. Der Effekt konnte, bei der Annahme diffuser Reflexionen und mit Papier gedeckten Flächen, teilweise beseitigt werden. Die Methode ist jedoch ineffektiv bei stark glänzenden Flächen. Um den Effekt zu minimieren, empfehlt es sich Oberflächen zu polieren, so dass die spiegelnden Reflexionen reduziert werden, oder Flächen mit dunklen, wenn möglich matten, Farben zu besprühen. Unterschiedliche Heizmechanismen wurden getestet und auf ihre Eignung für die Untersuchung laminarer Ablöseblase beurteilt. Das Sprühen eines Heizlackes auf Kohlenstoff-Basis hat die geometrischen Anforderungen erfüllt und damit konnte die laminar Ablöseblase erfolgreich analysiert werden. Durch den verstärkten Wärmefluss, konnte die instationäre Wirkung der LSB auf der Oberfläche des Flügels analysiert werden. Die gemittelten Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit der Literatur. Die Fußabdrücke der Kelvin-Helmholtz-Wirbel konnten mit der Messmethode bei den erwarteten Frequenzen und spannweitigen Kohärenz visualisiert werden. Zusätzliche unregelmäßige Fußabdrücke, die dem Buchstaben „V“ ähneln, konnten stromauf der Wiederanlegestelle erstmals visualisiert werden. Ihre Entstehungsmuster wurde in noch keiner experimentellen Studie über laminare Ablöseblase beobachtet. Ein Mechanismus, der die Entstehung der Wirbel, die für die V-Fußabdrücke verantwortlich ist, wurde vorgeschlagen. Die Entstehung der Wirbel wird mit der Formation der Braid-Region zwischen zwei spannweitig orientierten Kelvin-Helmholtz-Wirbel erklärt. Dieses Phänomen ist daher nur bei den niedrigsten Turbulenzgraden zu erwarten. Im Rahmen des Projektes konnten somit modernste Technologien letzter Generation verwendet werden, um das physikalische Wissen der LSB bei niedrigen Turbulenzgrade in wandnähe zu erweitern.
Publications
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Comparison of state of the art cameras for PSP/TSP measurements, 17. – 20. Oktober 2019, Sapporo/Japan
Venenciuc, T. V.; Scharnowski, S.; Hain, R. & Kähler, C.J.
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Near-wall dynamics of laminar separation bubbles, 07. – 08. September 2022, Online Seminar
Venenciuc, T.V. & Kähler, C.J.
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Near-wall dynamics of laminar separation bubbles at low inflow turbulence intensities, 07. – 08. November 2023, Göttingen/Deutschland
Venenciuc, T.V.; Klein, C.; Hain, R. & Kähler, C.J.
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Near-wall investigation of laminar separation bubbles using the temperature sensitive single-shot lifetime method, 17. – 21. Juli 2023, Delft/Niederlande
Venenciuc, T.V.; Klein, C.; Yarusevych, S.; Hain, R. & Kähler, C.J.
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Temperature measurement on an SD7003 airfoil using the single-shot lifetime method in a towing tank, 05. – 07. September 2023, Neubiberg/Deutschland
Venenciuc, T.V.; Klein, C.; Hain, R. & Kähler, C.J.
