European Cooperation on Flow Separation Control

In 1998 the European partners Snecma, Astrium, Volvo Aero, DLR, ONERA, LEA Poitiers and somewhat later ESTEC focused their efforts in the European FSCD group, which is organized by CNES. This paper gives an overview over the work done during the past four years

Measurements of density fields in micro nozzle plumes in vacuum by using an enhanced tomographic Background Oriented Schlieren (BOS) technique

The measuring principle of BOS is based on light ray deflection along density gradients normal to the lines of sight. For high precision BOS measurements in a small field of view around a micro nozzle exit a long-distance microscope (LDM), a DMD projector, a high resolution CCD camera and evaluation software based on crosscorrelation for determining displacement vector fields have been used in the propulsion laboratory of ESA-ESTEC in Noordwijk. The density distribution inside a micro nozzle free jet of nitrogen into a vacuum chamber has been investigated using optical tomography for measurement data achieved with BOS

Korrelationsalgorithmen und Optischer Fluss zur Berechnung von Dichtefeldern einer expandierenden Düsenströmung mittels der BOS Methode im Vergleich Application of the BOS-Method for the calculation of adensity field of expanding nozzle flows: comparison of correlation algorithms and optical flow

Zur Lage- und Bahnregelung von Raumfahrzeugen werden Steuertriebwerke (Mikrodüsen) mit einer Größe von wenigen Millimetern verwendet. Zur Charakterisierung ihres Ausstoßverhaltens müssen diese Düsen experimentell und mittels numerischer Simulationen untersucht werden. Durch den Betrieb der Düsen im Vakuum entstehen besondere Herausforderungen an die angewandten Messtechniken und Simulationsalgorithmen. Unter anderem wird die Anwendung der Particle Image Velocimetry (PIV) zur Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes unmöglich, da bei diesem Verfahren der Strömung Partikel beigefügt werden müssen. Aufgrund der hohen mittleren Weglänge der Moleküle und der Trägheit der Partikel würden diese den Beschleunigungen und damit den Stromlinien nicht folgen. Zur Untersuchung dieser Strömungen müssen andere Messtechniken, wie die Background Oriented Schlieren (BOS)-Technik (siehe Richard u. a. 2002), eingesetzt werden. Bei diesem Messverfahren handelt es sich um ein optisches Messsystem, das eine berührungslose Messung des Dichtegradienten und damit auch der Dichte ermöglicht, wobei die Strömung nicht durch Partikel geimpft werden muß. In der vorliegenden Arbeit wurde die BOSMesstechnik dem Skalenbereich von Mikrodüsen angepasst, und ihre Anwendbarkeit untersucht. Diese modifizierte Messtechnik wird im Weiteren als μBOS-Messtechnik bezeichnet. Mit Hilfe der μBOS-Messtechnik wurde die Expansionsströmung einer Mikrodüse in das Vakuum untersucht. Zur Rekonstruktion von dreidimensionalen Dichtefeldern wendeten Venkatakrishnan u. Meier 2004 ein Tomographie-Verfahren auf BOS-Messergebnisse an. Dieses Verfahren wurde verwendet um das radialsymmetrische Dichtefeld zu rekonstruieren

Measurements of density fields in micro nozzle plumes in vacuum by using an enhanced tomographic Background Oriented Schlieren (BOS) technique

The measuring principle of BOS is based on light ray deflection along density gradients normal to the lines of sight. For high precision BOS measurements in a small field of view around a micro nozzle exit a long-distance microscope (LDM), a high resolution CCD camera and evaluation software based on cross-correlation for determining displacement vector fields have been used in the propulsion laboratory of ESA-ESTEC in Noordwijk. The density distribution inside a micro nozzle free jet of nitrogen into a vacuum chamber has been investigated using optical tomography for measurement data achieved with BOS