Unsteady PSP Measurements of the Shock Dynamics on a Transonic Laminar Airfoil

Autor: Marie-Claire Merienne, Vincent Brion, Jean-Charles Abart
Přispěvatelé: DAAA, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Meudon], ONERA-Université Paris-Saclay
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: AIAA Scitech 2019
AIAA Scitech 2019, Jan 2019, SAN DIEGO, United States
DOI: 10.2514/6.2019-0025
Popis: International audience; Unsteady Pressure Sensitive Paint is applied to measure and investigate the shock dynamics on a transonic laminar airfoil which exhibits a rapid shock oscillation at a normalized frequency, based on chord and freestream velocity, close to one. The main motivation is to assess the capability of the PSP technique to capture the pressure fluctuations imposed at the upper surface of the wing by the oscillating shock wave, in the light of the recent developments performed at ONERA of the unsteady Anodized-Aluminum PSP method. Beyond frequency resolution, it is found that three main difficulties arise when applying PSP for the present unsteady laminar flow. The first concerns the roughness of the PSP layer, which must remain low to prevent unwanted transition of the laminar boundary layer. The second deals with the correction of illumination as compressibility and wing deformations may affect it. The third is about the correction of the temperature sensitivity of the PSP, which is mandatory in the present high speed flow situation. These three questions are carefully addressed. In addition, measurements for the case when the boundary layer at the upper surface of the airfoil is made fully turbulent by forced tripping are carried out for reference. In this case the dynamics is much slower, with a normalized frequency close to 0.05. The PSP pressure fields offer a rich database to analyze the flow features. In particular the spatial sampling provided by the PSP helps to qualify the two-dimensional nature of the shock movements and to question the wave propagation process implied by these unsteadiness.; La PSP insationnaire est utilisée pour la mesure et l'étude de la dynamique de choc sur un profil laminaire en transsonique, configuration qui présente une oscillation rapide du choc pour une fréquence normalisée proche de un. L'objectif est d'évaluer la capacité de la méthode par PSP à capturer les fluctuations de pression générées à la surface de la voilure au regard des développements récents réalisés à l'Onera sur la PSP constituée d'un revêtement d'aluminium anodisé. Au-delà du temps de réponse de la PSP et donc de la résolution en fréquence, trois autres difficultés sont apparues pour ce type d'application en écoulement laminaire. La première concerne la rugosite de la peinture qui doit être suffisamment faible pour ne pas déclencher la transition de la couche limite laminaire. La deuxième concerne les variations du champ d'illumination liées à la déformation de la maquette en cours d'essai, ainsi qu'à la l'observation en milieu compressible. La troisième est liée à la sensibilité à la température de la PSP. L'analyse des résultats prend en compte chacun de ces trois aspects. Parallèlement, le cas d'un écoulement turbulent obtenu par le déclenchement forcé de la couche limite est considéré comme référence. Dans ce cas, la dynamique du choc est notablement plus lente, à une fréquence normalisée de 0,05. Les mesures PSP fournissent une base de données riches pour analyser la structure de l'écoulement. En particulier, la résolution spatiale des cartes PSP permet de qualilfier la nature bi-dimensionnelle du battement de choc et de s'intéresser au processus de propagation d'onde associé au mode instationnaire.
Databáze: OpenAIRE
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