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哈工大新系統(tǒng) 在實驗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 作者:小王 點擊量:4323

哈工大成功研制了“大跨空間結構風—雨—熱—雪全過程聯合模擬試驗系統(tǒng)”,該系統(tǒng)也屬于國家重大科研儀器研制項目,為深入揭示大跨空間結構風—雨—熱—雪耦合作用下屋面積雪全過程演變機理提供了全球首個試驗平臺。

  近年來,冰雪極端天氣在全球范圍內頻繁發(fā)生,且強度和影響范圍不斷擴大,甚至出現了波及到周邊國家的情況。而極端天氣一旦出現,對城市環(huán)境的影響是多維度的,尤其是對于建筑而言,涵蓋結構安全、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)生的時候,一方面積雪厚度可能遠超建筑原設計標準,導致屋頂積雪超限;另一方面,冰雪在凍融循環(huán)過程中,會直接導致建筑材料出現凍脹和融縮現象,進而引發(fā)裂縫和破壞。長期的積雪超限和凍融循環(huán),會致使建筑結構的耐久性顯著降低。
 
  事實上,這方面的影響在很長一段時間中,都是建筑材料試驗的項目。但目前實驗室并不容易完成冰雪天氣的建筑試驗,尤其是復雜形狀屋面的雪荷載確定,始終困擾設計人員。其中原因主要由于實驗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。
 
  據悉,該校成功研制了“大跨空間結構風—雨—熱—雪全過程聯合模擬試驗系統(tǒng)”,該系統(tǒng)也屬于國家重大科研儀器研制項目。系統(tǒng)的成功研制為深入揭示大跨空間結構風—雨—熱—雪耦合作用下屋面積雪全過程演變機理提供了全球首個試驗平臺,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識在風、雨、熱等環(huán)境因素影響下,屋面積雪的堆積—消融—結晶—再堆積演變全過程機理的手段。
 
  據悉,該系統(tǒng)由風雪模塊、熱輻射模塊、降雨模塊四部分組成。風雪模塊主要負責提供人造雪粒與狂風,啟動后,建筑模型屋面逐漸呈現自然堆雪過程;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,瞬間便會形成冰殼。整個過程就像是被壓縮進程后的自然氣候,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確真實的大跨屋面雪荷載研究數據??梢哉f該成果的誕生標志著中國冰雪工程研究正式邁入全要素耦合時代。
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