Investigación Experimental y Numérica Combinada de una Capa Límite Turbulenta Hipersónica Mediante FLDI y Simulaciones de Grandes Vórtices
Autores: Camillo, Giannino Ponchio; Wagner, Alexander; Toki, Takahiko; Scalo, Carlo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación Experimental y Numérica Combinada de una Capa Límite Turbulenta Hipersónica Mediante FLDI y Simulaciones de Grandes Vórtices
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Hipersónico
Capa límite turbulenta
Fluctuaciones de densidad
Velocidad de convección
Simulación de Grandes Remolinos
Interferómetro Diferencial de Láser Enfocado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo investiga una capa límite turbulenta hipersónica sobre un cono de ángulo medio a una relación de temperatura de pared a temperatura total de 0.1, y m, en términos de fluctuaciones de densidad y la velocidad de convección de las perturbaciones de densidad. Se recopilan datos experimentales de túnel de choque utilizando un Interferómetro Diferencial de Láser Enfocado (FLDI) de múltiples focos para sondear la capa límite a varias alturas. Además, se realiza una Simulación de Grandes Vórtices (LES) de alta fidelidad y resolución temporal del campo de flujo cónico bajo las condiciones de corriente libre observadas experimentalmente. Se encuentra que la velocidad de convección de las perturbaciones de densidad medida experimentalmente sigue los datos de la literatura sobre perturbaciones de presión. Las distribuciones espectrales evidencian la presencia de regiones con leyes de potencia bien definidas que están presentes en los espectros de presión. Se explora un marco para combinar observaciones numéricas y experimentales sin requerir estrategias complejas de post-procesamiento de FLDI utilizando un FLDI computacional (cFLDI) en la solución numérica para comparaciones directas. Se evalúan límites de frecuencia de 160 kHz MHz considerando las condiciones restrictivas de los datos experimentales y numéricos. Dentro de estos límites, las comparaciones directas muestran un buen acuerdo. Además, se verifica que en el caso presente, el algoritmo cFLDI puede ser reemplazado por una simple integral de línea en la solución numérica.
Descripción
Este trabajo investiga una capa límite turbulenta hipersónica sobre un cono de ángulo medio a una relación de temperatura de pared a temperatura total de 0.1, y m, en términos de fluctuaciones de densidad y la velocidad de convección de las perturbaciones de densidad. Se recopilan datos experimentales de túnel de choque utilizando un Interferómetro Diferencial de Láser Enfocado (FLDI) de múltiples focos para sondear la capa límite a varias alturas. Además, se realiza una Simulación de Grandes Vórtices (LES) de alta fidelidad y resolución temporal del campo de flujo cónico bajo las condiciones de corriente libre observadas experimentalmente. Se encuentra que la velocidad de convección de las perturbaciones de densidad medida experimentalmente sigue los datos de la literatura sobre perturbaciones de presión. Las distribuciones espectrales evidencian la presencia de regiones con leyes de potencia bien definidas que están presentes en los espectros de presión. Se explora un marco para combinar observaciones numéricas y experimentales sin requerir estrategias complejas de post-procesamiento de FLDI utilizando un FLDI computacional (cFLDI) en la solución numérica para comparaciones directas. Se evalúan límites de frecuencia de 160 kHz MHz considerando las condiciones restrictivas de los datos experimentales y numéricos. Dentro de estos límites, las comparaciones directas muestran un buen acuerdo. Además, se verifica que en el caso presente, el algoritmo cFLDI puede ser reemplazado por una simple integral de línea en la solución numérica.