Show simple item record

dc.contributor.advisorSavio, Luca
dc.contributor.authorJenssen, Yngve Lilleeng
dc.date.accessioned2021-10-21T17:19:44Z
dc.date.available2021-10-21T17:19:44Z
dc.date.issued2021
dc.identifierno.ntnu:inspera:78668897:25581202
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2824600
dc.descriptionFull text not available
dc.description.abstractDenne masteroppgaven er den del av et pågående NATO STO (Science and Technology Organisation) samarbeidsprosjekt mellom Virginia Tech, NTNU/SINTEF Ocean og University of Toronto. Målet med dette prosjektet er å lage CFD valideringsdata for tredimensjonal, turbulente grensesjikt over glatte vegger ved å dokumentere strømmingsfenomener under høye Reynolds tall som: useparert strømning over vegg, begynnende separasjon og turbulent separasjon, ved bruk av avansert måleteknikk. Bidraget fra denne oppgaven vil være å planlegge, designe og gjennomføre et valideringsprosjekt med Virginal Tech sin bump i kavitasjonstunnel-laboratoriet på SINTEF Ocean. Eksperimentet er designet slik at ustabiliteter og asymmetri i waken av bumpen skal kunne dokumenteres ved bruk av kraftmålinger på selve strukturen i kombinasjon med synkroniserte PIV-målinger. I tillegg så vil laserrefleksjon fra geometrien brukes til å fastsette posisjon og orientasjon av bumpen relativt til måleområdet for å kunne utrykke resultatene i bump-sentrerte koordinater. En kurvetilpasning av bump geometrien over laser refleksjonene fra eksperimentet ble opnådd med en bestemmelseskoeffisient, $R^2 > 0.999$, for de brukte PIV-planene. Dette gjør det mulig å uttrykke PIV-resultatene i bump-sentrerte koordinater som gjør sammenligning og CFD validering lettere. Grensesjiktet ble målt ved bumpen sin posisjon til å være sirka $\delta \approx 55 [mm]$ for de fleste vannhastigheter. Videre så ga kraftmålingene essensiell informasjon om asymmetrien og ustabiliteten i strømningen. En asymmetrisk wake som bytter side ble observert med en periode på sirka 10-20 sekunder ved et Reynolds tall på $Re_h = 6.05 \cdot 10^5$. PIV-målingene ved bumpens senterlinje ga store ut-av-plan hastigheter som byttet retning i fase med waken. Separasjonspunkt, størrelsen på waken, turbulent kinetisk energi og side krefter ble funnet og er presentert i denne oppgaven. Det oppnådde Reynolds tallet ble noe lavere enn det nominelle på $6.5 \cdot 10^5$ grunnet noe kaldere vann enn først antatt. For videre arbeid er det anbefalt å måle flere PIV-plan for økt forståelse og oversikt over strømmingen, asymmetrien og formen nedstrøms. Det er også lurt å se på forbedringer av oppsettet for bedre kontroll over grensesjiktet.
dc.description.abstractThis master's thesis is a part of an ongoing NATO Science and Technology Organisation collaboration project between Virginia Tech (VT), University of Toronto (UTIAS) and NTNU/SINTEF Ocean, aiming to produce CFD validation data of three-dimensional, smooth wall turbulent flow boundary layers. The project aims to measure and document high Reynolds number turbulent flows characterised by three main flow regimes: attached flow, incipient separation and smooth body turbulent separation using advanced measuring techniques. The following thesis contributes to the project by planning, designing and conducting a high Reynolds numbers validation experiment in the Cavitation Tunnel facility at SINTEF Ocean, using the VT-bump. The experiment is designed to investigate flow phenomena, instabilities and asymmetry in the flow downstream the bump, using PIV in combination with force measurements. In addition, laser sheet reflections provide position and orientation reference points fitted to the bump CAD model for expressing the PIV results in a bump-centred coordinate system. A match between the laser sheet reflection and the bump CAD model, with a coefficient of determination $R^2 > 0.999$, was achieved. This allowed for the implementation of a bump-centred coordinate system in the presentation of PIV results. An inflow boundary layer thickness of $\delta \approx 55 [mm]$ was obtained at the bump position for most velocities. Furthermore, the force measurements provided essential information about an asymmetric switching wake with an approximate period of 10-20 seconds for a Reynolds number of $Re_h = 6.05 \cdot 10^5$. The combination of force measurements and Stereo-PIV data acquisition along the bump's centre plane exposed large out-of-plane velocities switching direction in phase with the wake. Separation point, wake size, turbulence kinetic energy and side force were analysed and presented in the following thesis. The Reynolds number became slightly lower than the nominal of $Re_h = 6.5 \cdot 10^5$ due to cold water temperatures. Additional PIV-planes for improved examination of the wake structure and modifying the setup to improve boundary layer control may be recommended for further work.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleExamination of Complex High Reynolds Number Wall-Bounded Adverse Pressure Gradient Flow Using Advanced Measuring Techniques
dc.typeMaster thesis


Files in this item

FilesSizeFormatView

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record