Communication Dans Un Congrès Année : 2024

Ground Tests on the BOLT Geometry at Mach 6 and 7: Cross-Facility Comparison and Stability Analysis

Essais en soufflerie sur la géométrie BOLT à Mach 6 et 7 : comparaison entre installations et analyses de stabilité

Résumé

Transition measurements have been obtained through two experimental campaigns conducted independently by the German Aerospace Center and the French Aerospace Lab with the French Alternative Energies and Atomic Energy Commission on subscale models of the BOLT-1 flight experiment geometry. This paper details a cross-facility comparison of measurements obtained at Mach 7, as well as subsequent computational analysis. Infrared (IR) thermography measurements obtained by both campaigns have facilitated a global comparison of the transition front across facilities at analogous conditions, which are found to be in good agreement. High frequency surface pressure fluctuation data demonstrate significant amplification of instabilities with Mack-mode characteristics in the outboard regions of the acreage. These measurements are compared to stability analyses of varying fidelity. The computational methods employed to characterize the boundary-layer transition phenomena include the traditional line-marching implementation of the Parabolized Stability Equations (PSE), 2D eigenvalue analysis coupled with PSE, and Adaptive Mesh Refinement Wavepacket Tracking. While the 2D eigenvalue analysis is found to predict instabilities, which correlate in terms of frequency and acreage location to the experimental measurements, the predicted amplification for these instabilities is lower than would typically be expected for transition. Line-marching results for traveling crossflow produce the best match to the experimental transition front, with a consistent transition N factor of approximately 3 − 3.5.

Des mesures de transition ont été obtenues lors de deux campagnes expérimentales menées indépendamment par le DLR et l'ONERA en collaboration avec le CEA sur des modèles à échelle réduite de la géométrie de l'expérience de vol BOLT-1. Cet article présente en détail une comparaison entre les installations des mesures obtenues à Mach 7, ainsi que les calculs de stabilité qui ont été réalisés sur les cas d'essais. Les mesures de thermographie IR obtenues lors des deux campagnes ont facilité une comparaison globale du front de transition entre les installations dans des conditions analogues. Les données de fluctuation de pression de surface à haute fréquence démontrent une amplification significative des instabilités avec des caractéristiques de mode Mack dans les régions extérieures de la zone. Ces mesures sont comparées à des analyses de stabilité plus ou moins fidèles. Les méthodes de calcul employées pour caractériser les phénomènes de transition de la couche limite comprennent la mise en œuvre traditionnelle de la marche en espace des équations de stabilité parabolisées (PSE), l'analyse des valeurs propres en 2D couplée à la PSE et le suivi adaptatif des paquets d'ondes par raffinement du maillage. Alors que l'analyse des valeurs propres 2D permet de prédire des instabilités dont la fréquence et la position sont en accord avec les mesures expérimentales, l'amplification prévue pour ces instabilités est plus faible que celle à laquelle on s'attendrait généralement pour une transition. Les résultats de la PSE produisent la meilleure correspondance avec le front de transition expérimental, avec un facteur N de transition cohérent d'environ 3 à 3,5.

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Dates et versions

hal-04947235 , version 1 (14-02-2025)

Identifiants

Citer

Cameron S. Butler, Bradley M. Wheaton, Loïc Sombaert, Mathieu Lugrin, Reynald Bur, et al.. Ground Tests on the BOLT Geometry at Mach 6 and 7: Cross-Facility Comparison and Stability Analysis. AIAA SCITECH 2024 Forum, Jan 2024, Orlando, United States. ⟨10.2514/6.2024-0287⟩. ⟨hal-04947235⟩
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