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哈工大新系統(tǒng) 在實(shí)驗(yàn)室里模擬極端天氣環(huán)境
2025年07月28日 17:20:05
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：140
哈工大成功研制了“大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)—雨—熱—雪全過程聯(lián)合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”，該系統(tǒng)也屬于國家重大科研儀器研制項(xiàng)目，為深入揭示大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)—雨—熱—雪耦合作用下屋面積雪全過程演變機(jī)理提供了全球首個(gè)試驗(yàn)平臺。
近年來，冰雪極端天氣在全球范圍內(nèi)頻繁發(fā)生，且強(qiáng)度和影響范圍不斷擴(kuò)大，甚至出現(xiàn)了波及到周邊國家的情況。而極端天氣一旦出現(xiàn)，對城市環(huán)境的影響是多維度的，尤其是對于建筑而言，涵蓋結(jié)構(gòu)安全、材料耐久性、功能穩(wěn)定性等層面的影響。
例如極端冰雪天氣發(fā)生的時(shí)候，一方面積雪厚度可能遠(yuǎn)超建筑原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致屋頂積雪超限；另一方面，冰雪在凍融循環(huán)過程中，會(huì)直接導(dǎo)致建筑材料出現(xiàn)凍脹和融縮現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)裂縫和破壞。長期的積雪超限和凍融循環(huán)，會(huì)致使建筑結(jié)構(gòu)的耐久性顯著降低。
事實(shí)上，這方面的影響在很長一段時(shí)間中，都是建筑材料試驗(yàn)的項(xiàng)目。但目前實(shí)驗(yàn)室并不容易完成冰雪天氣的建筑試驗(yàn)，尤其是復(fù)雜形狀屋面的雪荷載確定，始終困擾設(shè)計(jì)人員。其中原因主要由于實(shí)驗(yàn)室難以模擬出大空間的冰雪極端天氣環(huán)境。而就在近日，哈工大針對該問題給出了新方案。
據(jù)悉，該校成功研制了“大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)—雨—熱—雪全過程聯(lián)合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”，該系統(tǒng)也屬于國家重大科研儀器研制項(xiàng)目。系統(tǒng)的成功研制為深入揭示大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)—雨—熱—雪耦合作用下屋面積雪全過程演變機(jī)理提供了全球首個(gè)試驗(yàn)平臺，也為建筑材料測試提供了新的方向。也為研究人員提供了清晰認(rèn)識在風(fēng)、雨、熱等環(huán)境因素影響下，屋面積雪的堆積—消融—結(jié)晶—再堆積演變?nèi)^程機(jī)理的手段。
據(jù)悉，該系統(tǒng)由風(fēng)雪模塊、熱輻射模塊、降雨模塊四部分組成。風(fēng)雪模塊主要負(fù)責(zé)提供人造雪粒與狂風(fēng)，啟動(dòng)后，建筑模型屋面逐漸呈現(xiàn)自然堆雪過程；熱輻射模塊由熱輻射燈陣組成，可以模仿正午烈日，介入后，屋脊積雪會(huì)漸成冰水混合物；降雨模塊的工作是噴灑冰雨，噴射的過冷水滴撞擊積雪表面，瞬間便會(huì)形成冰殼。整個(gè)過程就像是被壓縮進(jìn)程后的自然氣候，完成積雪連續(xù)累積變化全過程模擬，還原屋面積雪堆積—漂移—消融—結(jié)晶—再堆積的周期性變化過程。
得益于該系統(tǒng)，研究人員可以獲得準(zhǔn)確真實(shí)的大跨屋面雪荷載研究數(shù)據(jù)?？梢哉f該成果的誕生標(biāo)志著中國冰雪工程研究正式邁入全要素耦合時(shí)代。
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