Communication Dans Un Congrès Année : 2023

Experimental hypersonic transition investigation over BOLT forebody

Etude expérimentale de la transition en hypersonique sur l'avant-corps BOLT

Résumé

Building on the recent successful transition flight experiments, such as HIFiRE-1 or HIFiRE-5b, the Boundary-Layer Transition (BOLT ) experiment has been designed by the Air Force Office of Scientific Research (USAF/AFOSR ) in 2017 [1]. It aims at leveraging our abilities in understanding the physics behind boundary-layer transition in hypersonic flight by gathering an international community of researchers to prepare for the future BOLT -1b flight. With highly swept leading edges and low-curvature concave surfaces, it is a complex geometry specifically designed to assess prediction tools without knowing, a priori, the dominant transition mechanisms. An experimental investigation has been carried out in the R2Ch hypersonic blow-down facility of ONERA Meudon over a 1:3 subscale BOLT model. By setting different reservoir conditions (pressure, temperature) for each run, a large Reynolds number range (from 5.0 × 10 5 to 1.44 × 10 7 ) is reached at Mach numbers of 6 and 7, going from a fully laminar to a highly turbulent flow over the main surfaces of the model. With the simultaneous use of infrared thermography and high-frequency wall pressure measurements (PCB ® and Kulite ® ), the campaign aims at assessing the development of transition and the occurrence of related instabilities.

Comprendre les mécanismes physiques conduisant à la transition laminaire-turbulente est essentiel pour la conception des véhicules hypersoniques. En comparaison d’un état laminaire, une couche limite turbulente induit des flux de chaleur à la paroi trois ou quatre fois plus élevés. Une mauvaise estimation de son état peut ainsi influer de manière irrémédiable sur la survivabilité du véhicule et ses performances aérodynamiques. Conçu suite à la demande de l’US Air Force ( AFOSR ) , le corps BOLT constitue un nouvelle géométrie de référence pour l’étude de la transition en hypersonique depuis 2017. Cas-test du groupe OTAN AVT- 346, son objectif à terme est de confrontrer les derniers outils de prévision de la transition (expérimentaux et numériques) au vol hypersonique BOLT -1b, prévu courant 2024. L'étude expérimentale se focalise sur un balayage en nombre de Reynolds dans la soufflerie à rafale R2Ch. Les essais sont réalisés à Mach 6 et 7 pour quantifier l’état de la couche limite lors de différentes phases de vol. Des capteurs de pression instationnaires (Kulite ® et PCB ® ) et de l’imagerie infrarouge permettent la mise en évidence de l’évolution du front de transition et de l’apparition de modes amplifiés à des fréquences caractéristiques d’instabilité. Des points de recoupement avec des essais réalisés dans la soufflerie H2K du DLR permettent une validation conjointe des résultats.

Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04573956 , version 1 (13-05-2024)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04573956 , version 1

Citer

Loïc Sombaert, Francois Nicolas, Mathieu Lugrin, Nicolas Severac, Jean-Marc Luyssen, et al.. Experimental hypersonic transition investigation over BOLT forebody. HyFAR, Oct 2023, Bordeaux, France. ⟨hal-04573956⟩
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