Interaktion von Nachlaufwirbeln mit Hausdächern
Dacheindeckungen von Gebäuden im An- und Abflugkorridor von Flughäfen können durch Wirbelschleppen von landenden oder startenden Flugzeugen beschädigt werden. Zahlreiche Fälle sind dokumentiert, in denen sich Dachpfannen gelöst haben und teilweise auch herabgestürzt sind. Am Dach auftretende Lasten entstehen einerseits infolge der Saugkraft, die durch die Umströmung des Daches aufgrund der Tangentialgeschwindigkeit des Wirbels entsteht. Deutlich größer ist jedoch die Saugkraft, die andererseits anfällt, wenn der Wirbelkern direkt in Kontakt mit der Dachoberfläche kommt. In einzelnen Gutachten zur Gefährdung von Häusern und Personen durch Wirbelschleppen der letzten Jahre wird ein möglicher Kontakt des Wirbelkerns mit der Dachhaut berücksichtigt, aber zudem darauf hingewiesen, dass der zugehörige physikalische Mechanismus, der dies ermöglicht nicht bekannt ist. Eigene Vorarbeiten im Wasserschleppkanal zeigen erstmals im Laborversuch, dass die Einzelwirbel einer generischen Wirbelschleppe beim Auftreffen auf einen 90° quer zur Wirbelachse stehenden Dachfirst eines Satteldachs in zwei Teilwirbel zerteilt werden. Die Interaktion verursacht eine starke Krümmung der Wirbelachsen, so dass die Achsen der Teilwirbel beiderseits des Daches normal auf die schrägen Dachflächen
treffen und der starke Unterdruck im Wirbelkern direkt auf die Dachhaut wirkt.
Ziel des Projektes ist es, strukturiert die relevanten Einflussfaktoren, wie Dachgeometrie, Dachausrichtung und Wirbelparameter, in der Dach-Wirbelinteraktion zu untersuchen und das Phänomen des Wirbelaufbrechens am Dachfirst im Detail zu verstehen. Das erarbeitete Wissen soll dann in gezielte Maßnahmen zur Reduktion der Dachlast umgesetzt werden.