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Spatio-temporal measurement and plasma-based control of crossflow instabilities for drag reduction

Descrizione del progetto

Uno sguardo ravvicinato al flusso trasversale ad alta fedeltà per il trasporto aereo del futuro

Le ali degli aeroplani sono orientate all’indietro per ridurre la turbolenza, abbassando l’aria che si muove sulla superficie delle ali. Inoltre, il ritardo della transizione del flusso laminare-turbolento sulle ali degli aerei può diminuire la resistenza aerodinamica fino al 15 %, riducendo sensibilmente le emissioni e il consumo di carburante. In questo contesto, il progetto GLOWING, finanziato dall’UE, studierà le instabilità del flusso trasversale, responsabili della transizione del flusso laminare-turbolento sulle ali a freccia. In particolare, il progetto si propone di ottenere misure spazio-temporali delle instabilità del flusso trasversale e di sviluppare un nuovo sistema di controllo attivo del flusso in grado di ritardare la transizione del flusso laminare-turbolento. I risultati saranno utilizzati per convalidare i modelli lineari e non lineari della teoria della stabilità e del controllo e per fornire i migliori parametri di riferimento per un flusso trasversale ad alta fedeltà. A sua volta, ciò consentirà di ottenere un flusso laminare solido ed efficiente nel trasporto aereo del futuro.

Obiettivo

Delay of laminar-turbulent flow transition on aircraft wings can potentially reduce aerodynamic drag by up to 15%, reducing emissions and fuel consumption considerably. The main cause of laminar-turbulent transition on commonly used swept wings is the development of crossflow (CF) instabilities. Despite their importance, our fundamental understanding of CF instabilities is limited due to inability of current measurement techniques to capture their complex and multi-scale spatio-temporal features. This severely limits our ability to delay CF transition, which is further impeded by the lack of simple, robust and efficient control concepts.

In this proposal I will achieve unprecedented spatio-temporal measurements of CF instabilities and develop a novel active flow control system that can successfully delay transition on swept wings. To achieve these goals, I bring forth a unique combination of cutting-edge technologies, such as tomographic particle image velocimetry, advanced plasma-based actuators and linear/non-linear stability and control theory.

Spatio-temporal volumetric velocity measurements of CF instabilities will be achieved at three important stages of their life, namely inception, growth and breakdown, providing breakthrough insights into the underlying physics of swept wing transition and turbulence production. The results will be used to postulate and validate linear and non-linear stability and control theory models and provide top benchmarks for high-fidelity CFD. The unprecedented wealth of information, enabled through these advances, will be used to design and demonstrate the first synergetic plasma-based laminar flow control system. This system will feature minimum-thickness plasma actuators, able to suppress the growth of CF instabilities and achieve and sustain considerable transition delay at high Reynolds numbers. These advances will finally enable robust and efficient laminar flow on future air transport.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2018-STG

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Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Contributo netto dell'UE
€ 1 499 460,00
Costo totale
€ 1 499 460,00

Beneficiari (1)