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01.10.2019 | Research Article | Ausgabe 10/2019

Experiments in Fluids 10/2019

Development of a nanoscale hot-wire probe for supersonic flow applications

Zeitschrift:
Experiments in Fluids > Ausgabe 10/2019
Autoren:
K. Kokmanian, S. Scharnowski, M. Bross, S. Duvvuri, M. K. Fu, C. J. Kähler, M. Hultmark
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

A new nanoscale thermal anemometry probe (NSTAP) was designed and fabricated to measure mass flux in supersonic flows. This sensor was evaluated in the Trisonic Wind Tunnel Munich (TWM) at both subsonic and supersonic speeds. Subsonic compressible flow tests were performed to confirm the new sensor’s repeatability and to compare its behaviour to measurements from a conventional cylindrical hot-wire, while supersonic tests were performed to investigate the nature of the convective heat transfer from the nanoscale sensor at those conditions. For the range of mass fluxes tested in the supersonic regime, a linear relationship between the Nusselt number and the Reynolds number fit the data well. A linear relationship has previously been noticed at length scales close to the molecular mean free path of the flow and has been attributed to the free-molecule flow regime, where the Knudsen number is on the order of unity.

Graphical abstract

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