Fysikken i transoniske stød produceret på tværs af en laminær strømningsfolie

Armando Collazo Garcia III fik mere, end han forventede fra et kandidatkursus, han tog sidste forår. Han udviklede en ny forståelse af fysikken i transoniske stød produceret på tværs af en laminar flow-flyveflade med grænselagssugning og tilføjede et offentliggjort papir til sit CV.

"Da jeg fik til opgave at lave et forskningsprojekt, Jeg indså, at jeg allerede havde et godt datasæt fra min kandidatafhandling, som jeg kunne bruge på en ny måde, " sagde Collazo Garcia. "Jeg var i stand til at anvende lineære algebrateknikker til at manipulere flowfeltdataene og dekomponere informationen i tilstande. Tilstandene gav et øjebliksbillede af forskellige aspekter af flowet og blev rangeret efter deres energibidrag, med de højere rangerende tilstande, der viser de vigtigste egenskaber ved flowet. Skønheden ved denne teknik er, at den fjerner al den tilfældige støj - al den usikkerhed, der er forbundet med dataene - og identificerer de tilstande, der er vigtigst, så vi mere effektivt kan studere processen."

Papiret blev udviklet til kurset AE 598—Modal Analysis of Fluid Flow undervist af Theresa Saxton-Fox, assisterende professor i Department of Aerospace Engineering ved University of Illinois Urbana-Champaign.

"Fra klassen, Jeg lærte at bruge modale analyseteknikker, i særdeleshed, korrekt ortogonal nedbrydning, og hvordan teknikken kan hjælpe mig med at forstå de dominerende tilstande og dominerende funktioner i det pågældende flow, " sagde Collazo Garcia. "Ved at lave analysen, Jeg lærte, hvordan overvejelse af en reduceret ordensmodel ved hjælp af de dominerende tilstande tillod mig at forstå dynamikken og den vigtige fysik i processen uden ustabilitet og støj, der er til stede i dataene."

Til sin kandidatafhandling, Collazo Garcia vurderede den aerodynamiske ydeevne og tilhørende flowkarakteristika af en laminær flow-flyvefolie af Griffith-typen i det transoniske miljø. Fordi flyveprofilen var designet til at fungere i nærvær af aktivt grænselags sugning for at hjælpe med trykforøgelsen over den bageste kant, den aerodynamiske ydeevne for bærefladen blev hæmmet, når dette sug ikke blev anvendt. En meget ustabil stødoscillationsproces blev også observeret i fravær af sugning på grund af en kompleks flow-interaktionsproces. Det blev observeret, at anvendelse af sugning mindskede denne store variation i stødpositionen og ustabile bevægelser. Det arbejde, han begyndte i Saxton-Fox's klasse, tillod ham at bruge modal analyse til at udvide viden om denne oscillerende chokproces.

"Vi opnåede de tilknyttede frekvenser for hver tilstand og var i stand til at skabe en rekonstruktion af processen og fange den vigtige fysik ved at fjerne al den tilknyttede ustabilitet og støj i dataene, " sagde Collazo Garcia. "Vi observerede Mach-bølgen bygge op, hvilket fører til det fuldt udviklede stød. Efter svingning, det forsvinder, og så ser vi igen processen dannes."

Collazo Garcia sagde, at genopbygningen, som antog en enkelt Fourier-tilstand for hver korrekt ortogonal nedbrydningstilstand, er en meget enkel teknik, der kan anvendes på andre strømme og andre datasæt med det formål at forstå den underliggende fysik, de vigtigste egenskaber i en ustabil proces.

Studiet, "Modal analyse af den transoniske chokproces over en Griffith-type, Laminar-Flow bæreflade, " blev skrevet af Armando R. Collazo Garcia III, Theresa Saxton-Fox, og Phillip J. Ansell. Den blev præsenteret kl AIAA Scitech 2021 Forum .