Regen-Wind induzierte Seilschwingungen in laminarer und turbulenter Strömung: Fid-Bau Portal

Regen-Wind induzierte Seilschwingungen in laminarer und turbulenter Strömung

Dreyer, Oliver

Seit einigen Jahren wird häufig von Schwingungen schlanker Zugglieder berichtet, die sich durch große Amplituden und niedrige Frequenzen auszeichnen und die ausschließlich bei gleichzeitigem Auftreten von Regen und Wind zu beobachten sind. Die betroffenen Bauteile haben einen kreisrunden Querschnitt und sind schwach gedämpft. Diese so genannten Regen-Wind induzierten Schwingungen können entstehen, wenn sich Regentropfen auf der Oberfläche von Seilen oder Rundstäben sammeln und in Rinnsalen an diesen herunterfließen. Die Rinnsale stellen bewegliche Ablösekanten für die umgebende Luftströmung dar. Bei einer schrägen Anströmung wird diese im Vergleich zur Umströmung symmetrischer Kreisquerschnitte so verändert, dass die sich einstellende Druckverteilung bzw. die daraus resultierenden Kräfte das betroffene Bauteil zu Schwingungen anregen. In der vorliegenden Arbeit werden die in der Literatur angegebenen Berechnungsmodelle zur Erfassung Regen-Wind induzierter Schwingungen erweitert. Der vorgestellte Ansatz beinhaltet zum einen die Bewegungsgleichungen des durchhangbehafteten Seils im dreidimensionalen Raum, zum anderen die aus einer Vereinfachung der Navier-Stokes-Gleichungen resultierenden Bewegungsgleichungen für die Rinnsale und schließlich die Berechnung der aerodynamischen Kräfte in Abhängigkeit von den Rinnsalstellungen auf dem Bauteil. Weiterhin erfolgt eine Überprüfung der Modellrechnungen anhand von in der Literatur dokumentierten Messungen sowie eine Parameterstudie.