Investigation of the double ramp in hypersonic flow using luminescent measurement systems

Compression ramp flows in supersonic and hypersonic environments present unique flow patterns for shock wave-boundary layer interaction studies. They also represent the generic geometry of two-dimensional inlets and deflected control surfaces for re-entry vehicles. Therefore, a detailed knowledge of the flow behaviour created by such geometries is critical for optimum design. The flow is made more complicated due to the presence of separation regions and streamwise Görtler vortices. The objective of the current research is to study the behaviour and characteristics of the flow over the double ramp model placed in hypersonic flow at freestream Mach number of 5. Three different incidence angles of 0°, −2°, and −4° are studied using colour Schlieren and luminescent paints consisting of anodized aluminium pressure-sensitive paint (AA-PSP) and the temperature-sensitive paint (TSP) technique. The colour Schlieren provides description of the external flow while the global surface pressure and temperature distribution is obtained through the AA-PSP and TSP methods. The TSP technique also proves that it is very effective in identifying the location and properties of the Görtler vortices; revealing the effect of incidence on the magnitude and pattern of Görtler vortices formed

Αλληλεπίδραση κρουστικών κυμάτων με οριακό στρώμα σε υπέρ-υπερηχητική ροή γύρω από γωνίες συμπίεσης

The present thesis addresses the problem of hypersonic shock wave boundary layer interactions over simplified geometric configurations that simulate the region of deflected control surfaces on lifting reentry vehicles. The primary objectives of this experimental investigation have been to contribute to the understanding and modeling of the relevant flow processes and to provide a reliable database for the development and/or evaluation of theoretical prediction methods that may then be safely applied by the designer. The study has focused on the influence of the interactions upon control effectiveness and heating; particular emphasis has been placed on the latter.The geometries investigated include flat plate / two-dimensional and swept compression ramp configurations. Experiments have been carried out in the two hypersonic wind tunnels of the von Karman Institute at Mach numbers of 6 and 14 and Reynolds numbers in the range of 0.3 x 106 to 2.5 x 106, where the length scale is taken as the distance between the leading edge of the flat plate and the hinge line or apex of the deflected ramp. Surface and schlieren flow visualizations and quantitative pressure and heat transfer measurements have been performed and the data has been, extensively and critically, compared to theoretical predictions.As a result of the present investigation, guidelines are provided as to how the designer could employ simple semi-empirical tools to predict the flow over deflected control surfaces. A universal peak heating correlation has been developed on the basis of the reference temperature concept. Striation heating, which is frequently observed in reattaching flow regions, has been measured and an upper limit identified as the local mean turbulent heating level. Special attention has been given to the characterization of the flow conditions as well as the measurements, and some of the results are particularly suitable for the purposes of CFD code validation.Finally, an extensive description of the two hypersonic wind tunnels that have been employed and of the significant effort undertaken in the course of the present study to update them is given, providing details of their performance capabilities and operation. State-of-the-art measurement techniques are also discussed in depth, as these have been successfully applied during the present investigation.Η παρούσα διατριβή ασχολείται με το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης κρουστικών κυμάτων με το οριακό στρώμα σε υπερυπερηχητική ροή πάνω από απλουστευμένες γεωμετρικές μορφές που προσομοιώνουν την περιοχή επιφανειών ελέγχου οχημάτων επανεισόδου στην ατμόσφαιρα. Οι κύριοι στόχοι της πειραματικής αυτής έρευνας ήταν να συμβάλει στην κατανόηση και μοντελοποίηση των σχετικών ροϊκών φαινομένων και να παρέχει μια αξιόπιστη βάση δεδομένων για την ανάπτυξη ή / και την αξιολόγηση-επαλήθευση θεωρητικών μεθόδων πρόβλεψης που μπορεί στη συνέχεια να εφαρμοστούν με αξιοπιστία από το σχεδιαστή. Η μελέτη επικεντρώθηκε στις επιπτώσεις των αλληλεπιδράσεων στην αποτελεσματικότητα και τη θέρμανση των επιφανειών ελέγχου.Οι γεωμετρίες που διερευνήθηκαν περιλαμβάνουν συνδυασμούς επίπεδης πλάκας και ράμπας συμπίεσης. Πειράματα έχουν διεξαχθεί στις δύο υπερυπερηχητικές αεροσήραγγες του Ινστιτούτου von Karman σε αριθμούς Mach 6 και 14 και αριθμούς Reynolds μεταξύ 0,3 x 106 και 2,5 x 106, όπου η κλίμακα μήκους λαμβάνεται ως η απόσταση μεταξύ του χείλους προσβολής της επίπεδης πλάκας και της άρθρωσης ή της κορυφής της ράμπας συμπίεσης. Έχουν πραγματοποιηθεί οπτικές απεικονίσεις της ροής στην επιφάνεια και απεικονίσεις schlieren, καθώς και ποσοτικές μετρήσεις της κατανομής πίεσης και μεταφοράς θερμότητας. Τα πειραματικά δεδομένα έχουν αξιολογηθεί σε σύγκριση με θεωρητικές προβλέψεις.Ως κύριο αποτέλεσμα της παρούσας έρευνας, παρέχονται κατευθυντήριες οδηγίες ως προς το πώς ο σχεδιαστής θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει απλές, ημι-εμπειρικές μεθόδους για την πρόβλεψη της ροής που εκτρέπεται πάνω από επιφάνειες αεροδυναμικού ελέγχου. Έχει επίσης αναπτυχθεί και επαληθευθεί ένας γενικευμένος συσχετισμός μεταφοράς θερμότητας επί τη βάσει της έννοιας της θερμοκρασίας αναφοράς. Φαινόμενα ραβδωτής θέρμανσης, η οποία συχνά παρατηρείται σε περιοχές επανακόλλησης της ροής, έχουν καταγραφεί, και ένα ανώτερο όριο μεταφοράς θερμότητα έχει προσδιοριστεί ως η τοπική μέση τιμή τυρβώδους θέρμανσης. Ιδιαίτερη προσοχή έχει δοθεί στον χαρακτηρισμό των συνθηκών ροής, καθώς και τις μετρήσεις, και ορισμένα από τα αποτελέσματα είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για τους σκοπούς της αξιολόγησης αριθμητικών μεθόδων CFD.Τέλος, περιλαμβάνεται μια εκτεταμένη περιγραφή των δύο υπερυπερηχητικών αεροσηράγγων που χρησιμοποιήθηκαν και της σημαντικής προσπάθειας που έγινε στο πλαίσιο της παρούσας μελέτης για την αναβάθμισή τους. Δίδονται λεπτομέρειες σχετικά με τις επιδόσεις και τη λειτουργία τους, αλλά και σχετικά με τεχνικές μέτρησης αιχμής, όπως αυτές εφαρμόστηκαν με επιτυχία στα πλαίσια της παρούσας έρευνας

microRNA Δίκτυα Αριθμήσεων και η Γονιδιακή Οντολογία: Ανάλυση και Οπτικοποίηση

In the last years biologists' attention has been drawn in a new area which explores the behavior of genes. Key elements in this area are microRNAs, short (~22 nucleotide) RNA genes. The important property of microRNAs is their ability to regulate other genes. Apart from this, microRNAs are also included as parts of other genes. These two types of relations between microRNAS and other genes form a network which is called "microRNA regulatory network". Unfortunately, the experimental verification of such regulations is a hard, time-consuming and expensive task. Therefore, attention has been shifted to algorithms for the prediction of such regulations. Since efforts are focused on the development of predictions, not enough attention has been paid to the structure and other properties of these networks. We attempt to fill this gap with an application for the interactive visualization of microRNA regulatory networks. Furthermore, knowledge about genes' functional annotation is stored and organized in the Gene Ontology (G.O.). We propose an alternative way of looking at microRNA regulatory networks, through the G.O. To support this, we also propose an algorithm for the visualization of the G.O. In our application a browser for the G.O. is also included and we offer the ability to analyze these two objects concurrently. This work provides interactive algorithms for the visualization of microRNA regulatory networks and proposes a different point of view for them, through the Gene Ontology.Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον των βιολόγων έχει εστιαστεί σε μία νέα περιοχή που ερευνά τη συμπεριφορά των γονιδίων. Στοιχεία - κλειδιά σε αυτήν την περιοχή είναι τα microRNAs, μικρά (22nt) γονίδια ΡΝΑ.Η βασική ιδιότητα των microRNA είναι η ικανότητα τους να ρυθμίζουν άλλα γονιδίων. Εκτός αυτού, microRNAs περιέχονται σε τμήματα άλλων γονιδίων. Αυτοί οι δύο τύποι σχέσεων μεταξύ microRNAs και άλλων γονιδίων δημιουργούν ένα δίκτυο, το «microRNA δίκτυο ρυθμίσεων». Δυστυχώς, η πειραματική πιστοποίηση τέτοιων ρυθμίσεων είναι μία δύσκολη, χρονοβόρα και ακριβή εργασία. Για αυτό, η προσοχή έχει μεταφερθεί σε αλγορίθμους για την πρόβλεψη τέτοιων ρυθμίσεων. Επειδή οι προσπάθειες έχουν εστιαστεί στην παραγωγή τέτοιων προβλέψεων, ανεπαρκές ενδιαφέρον έχει δοθεί στη δομή και άλλες ιδιότητες αυτών των δικτύων. Επιχειρούμε να καλύψουμε αυτό το κενό με μία εφαρμογή για τη διαδραστική (interactive) οπτικοποίηση των microRNA δικτύων ρυθμίσεων. Επιπλέον, γνώση για τη λειτουργία-δράση διαφόρων γονιδίων βρίσκεται αποθηκευμένη και οργανωμένη στη Γονιδιακή Οντολογία (Γ.Ο.). Προτείνουμε μια εναλλακτική οπτική γωνία για τα δίκτυα ρυθμίσεων microRNA, μέσω της Γ.Ο. Για να το υποστηρίξουμε, προτείνουμε επίσης έναν αλγόριθμο για την οπτικοποίηση της Γ.Ο. Στην εφαρμογή έχουμε συμπεριλάβει ένα εργαλείο για την διάσχιση- εξερεύνηση της Γ.Ο. και προσφέρουμε τη δυνατότητα να αναλυθούν τα δύο αντικείμενα παράλληλα. Αυτή η εργασία παρέχει διαδραστικούς αλγορίθμους για την οπτικοποίηση microRNA δικτύων ρυθμίσεων και προτείνει μία διαφορετική οπτική γωνία για αυτά, μέσω της Γονιδιακής Οντολογίας