Interaktion von Nachlaufwirbeln mit Hausdächern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eike Stumpf
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387070961

Wirbelschleppen von Flugzeugen bestehen nach dem Aufrollvorgang aus zwei gegensinnig drehenden Wirbeln, die aufgrund gegenseitig induzierter Geschwindigkeiten nach unten absinken. In der Nähe von Flughäfen können diese Wirbel auf Gebäude treffen und dort erhebliche Schäden verursachen. Die vorherrschende Theorie versucht diese Schäden über die Umfangsgeschwindigkeiten zu erklären. Die beobachteten Schäden lassen sich jedoch nicht mit dieser Theorie nachvollziehen. Entsprechend wurde in der ersten Förderphase das makroskopische Interaktionsverhalten zwischen Wirbel und Gebäudedach bei unterschiedlichen Satteldachkonfigurationen untersucht. Hier konnte gezeigt werden, dass sich die Wirbel unter bestimmten Bedingungen aufspalten und tornado-ähnlich über die Dachfläche wandern. Wesentlich für diesen Interaktionsprozess sind mikroskopische Wirbelstrukturen, die sich unmittelbar über dem Hausdach ausbilden und die weitere Wirbel-Dach-Interaktion beeinflussen. Innerhalb dieses Projekts liegt der Fokus auf diesen Sekundärwirbelstrukturen und deren Beitrag zum Gesamt-Interaktionsprozess. Numerisch und mithilfe neuer Messtechnik ist es nun am ILR möglich diese mikroskopischen Strukturen räumlich und zeitlich hoch aufgelöst zu analysieren. Die Erkenntnisse sollen anschließend auf weitere übliche Dachformen übertragen werden, um diese zu kategorisieren und das Gefährdungsniveau bestimmen zu können. Eine Gefährdungsanalyse für die Gebäude der Umgebung des Flughafens Frankfurt schließt das Projekt ab.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen