Bibliographic Details
| Title: |
Control of forced shock-wave oscillations and separated boundary layer interaction |
| Alternate Title: |
Contrôle de l'interaction de l'oscillation forcée d'une onde de choc avec une couche limite décollée |
| Authors: |
Galli, Arnaud1, Corbel, Bernard1, Bur, Reynald reynald.bur@onera.fr |
| Source: |
Aerospace Science & Technology. Nov2005, Vol. 9 Issue 8, p653-660. 8p. |
| Subjects: |
Shock waves, Mechanical shock, Fluctuations (Physics), Aerodynamics |
| Abstract (English): |
Abstract: The purpose of the present study is to analyze the unsteady aspects of the transonic interaction between an oscillating shock-wave and a separated boundary layer in a channel flow. Oscillation of the shock-wave is forced thanks to a periodic variation of the downstream throat section given by a rotating elliptical shaft located near this throat, in the middle of the channel, inducing pressure perturbations moving upstream. The channel''s lower wall is equipped with a contour profile – or a bump – allowing for flow separation. Flow field visualizations during a shock-wave oscillation cycle have been carried out using a continuous light system coupled with a high-speed camera and a spark light system coupled with a drum camera. Continuous and unsteady wall pressure measurements have been conducted. Spectral analysis of the signals has shown that response from sensors is driven by the leading shock oscillation of the λ-shock structure and also has allowed for the phase velocity of the downstream perturbations to be determined. Two-component laser Doppler velocimetry probings have been carried out and phase-averaged fields obtained thanks to a time information given by a marker located on the rotating shaft. The evolution of the separated bubble during a shock-wave oscillation period has been accurately quantified. The impact of control techniques – passive and active by suction – on the boundary layer and on the forced oscillation of the shock-wave has been characterized. The control device is a cavity covered by a perforated plate located in the interaction region. Active control has decreased the shock oscillation amplitude thanks to the suction of the separated boundary layer across the perforated plate. [Copyright &y& Elsevier] |
| Abstract (French): |
Résumé: La présente étude a pour objectif d''''analyser les aspects instationnaires de l''''interaction transsonique entre une onde de choc oscillante et une couche limite décollée en écoulement de canal. L''''oscillation de l''''onde de choc est forcée par une évolution périodique de la section d''''un col aval, au moyen d''''une came elliptique en rotation placée au voisinage de ce col, au milieu du canal. La came en rotation génère des ondes de pression qui vont remonter l''''écoulement. La paroi inférieure du canal est évolutive – en forme de bosse – afin de permettre un décollement de l''''écoulement. Des visualisations de l''''écoulement durant une période d''''oscillation du choc ont été réalisées à l''''aide d''''une caméra rapide couplée à une lampe continue et d''''une caméra à tambour couplée à un générateur d''''éclairs. Des mesures de pressions pariétales continues et instationnaires ont été effectuées. L''''analyse spectrale des signaux a montré que la réponse des capteurs est pilotée par l''''oscillation de la branche amont du choc en lambda ; elle a permis également de déterminer la vitesse de phase des perturbations aval. Des sondages à l''''aide d''''un vélocimètre laser bidirectionnel ont été réalisés. Le traitement des mesures est fait par analyse conditionnelle grâce à la synchronisation des acquisitions à un top par tour au niveau de la came tournante. L''''évolution du bulbe de décollement pendant le cycle d''''oscillation du choc a été quantifiée avec précision. L''''impact de techniques de contrôle – passive et active par aspiration – sur la couche limite et sur l''''oscillation forcée de l''''onde de choc a été caractérisé. Le dispositif de contrôle consiste en une cavité recouverte par une plaque perforée ; il est situé dans la région de l''''interaction. Le contrôle actif a permis de diminuer l''''amplitude de l''''oscillation du choc par aspiration de la couche limite décollée à travers la paroi perforée.
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