Experimentelle und numerische Untersuchung der Interaktion von Wirbelschleppen mit Hausdächern

Kurzfassung

Durch die niedrige Überflughöhe bei Start und Landung können Hausdächer in An- und Abflugkorridoren von Flughäfen durch Wirbelschleppen beschädigt werden. Motiviert durch die Diskrepanz zwischen vorhergesagten und tatsächlich auftretenden Schadensfällen wurden experimentelle Untersuchungen in einem Wasserschleppkanal mithilfe eines generischen Flügel- und Hausmodells durchgeführt, um die Vorgänge beim Auftreffen eines Wirbels auf ein Hausdach prinzipiell zu untersuchen. Zudem wurden ergänzend numerische Simulationen mit dem Strömungslöser TAU durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass bei Annäherung der Wirbelschleppe an die Dachfläche der auftreffende Wirbel Sekundärwirbel in der Nähe des Dachfirsts induziert. Dieser wickelt sich um den Primärwirbel und führt zu einer Ablenkung der Achse des Primärwirbels hin zum Dach und letztendlich zum Aufbrechen der Wirbelschleppe. Nach dem Aufbrechen legt sich die Wirbelschleppe an die Dachfläche an, wodurch der Unterdruck im Wirbelkern direkt auf die Dachfläche wirkt und es durch die hohen Sogkräften zu Beschädigungen am Dach kommen kann.