Im Rahmen eines neuen DFG-Projekts geht Frau Dr.-Ing. Francesca Lupi, wissenschaftliche Mitarbeiterin der Arbeitsgruppe für Windingenieurwesen und Strömungsmechanik, der Abhängigkeit der aeroelastischen Dämpfungsparameter von der Schwingamplitude auf den Grund.

Bereits unzählige Male kam der spezielle Versuchsstand für geführte Bewegungen im Windkanal der RUB zum Einsatz, um an Brücken Flatterderivate zu untersuchen. Frau Dr.-Ing. Francesca Lupi, welche sich bereits seit 2015 mit dem Thema „Wirbelerregte Schwingungen von schlanken Strukturen“ (z. B. Windkraftanlagen, Hochhäuser, Schornsteine) beschäftigt, stellte fest, dass der Versuchsstand darüber hinaus für die Untersuchung eines weiteren Phänomens, die wirbelinduzierten Vibrationen schlanker Strukturen, genutzt werden kann und wird nun mit der Förderung im Rahmen eines neuen DFG-Projektes belohnt.

In den vorhandenen wissenschaftlichen Modellen besteht bis heute keine Einigkeit über die Abhängigkeit von aeroelastischen Dämpfungsparametern von der Schwingamplitude. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass Verfahren sich vermehrt widersprechen und unrealistisch hohe Amplituden ergeben. Ziel des neuen DFG-Projektes ist die Entwicklung eines Modells für die zuverlässige Prognose der Schwingamplituden, um eine Basis für die Modellierung des Ermüdungsprozesses zu schaffen. Dies erfolgt mittels experimenteller Untersuchungen im Windkanal der RUB.

Während Frau Dr.-Ing. Francesca Lupi geführte Bewegungen im Windkanal testete, konnte sie erstmals systematisch einen Parameter, sprich aerodynamische Dämpfung, messen, welcher anderweitig mit traditionellen Ansätzen (z. B. Freischwingversuchen) nicht direkt hätte berechnet werden können. Änderungen der Amplitude der Schwingungen führten zudem dazu, dass die aerodynamische Dämpfung einem Verhalten folgte, welches im Widerspruch zu den bekannten Modellen und auch zu den in Codes für die Gestaltung von Strukturen (z. B. Eurocode) angenommenem Verhalten stand. Als Frau Dr.-Ing. Francesca Lupi die neue Kurve der aerodynamischen Dämpfung auf großflächigen Strukturen und auch bei anderen Windkanalversuchen an schwingenden Modellen anwandte, zeigte sich, dass die Ergebnisse realistischer waren als andere bereits bekannte Prognosen. Grundsätzlich ermöglicht die neue experimentelle Kurve also eine realistischere Abschätzung der Schwingung der schlanken Strukturen. Weitere Versuche sind im Windkanal geplant, um das Verständnis des aeroelastischen Phänomens, insbesondere im Hinblick auf die Ermüdungsanalyse schlanker Strukturen, zu vertiefen.

Frau Dr.-Ing. Francesca Lupi erwarb 2009 ihren Masterabschluss an der Università Degli Studi di Firenze und hat ihre Promotion zur Doktoringenieurin 2013 im Rahmen eines internationalen Graduiertenkollegs der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit Auszeichnung bestanden. 2015 begann sie mit einem CICIND-Forschungsprojekt (Internationale Komitee für Industriebau) in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe „Windingenieurwesen und Strömungsmechanik“ unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Höffer und Niemann&Partner Ingenieurberater und konnte ihre Forschungsaktivitäten während eines Stipendiums der Alexander von Humboldt Stiftung an der Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften fortführen.