日前，中國建筑科學(xué)研究院有限公司風(fēng)洞實(shí)驗室舉辦身臨“器”境——中國公眾科學(xué)素質(zhì)促進(jìn)聯(lián)合體重大科技設施開(kāi)放活動(dòng)。本次活動(dòng)邀請來(lái)自北京市通州區潞源街道辦事處組織轄區內的社工、科普工作者、科普志愿者及媒體代表共30余人，近距離感受風(fēng)的速度和力量，揭開(kāi)建筑“紋風(fēng)不動(dòng)”的秘密。
中國建筑科學(xué)研究院有限公司建筑安全與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗室薛原博士作為活動(dòng)的主講人，介紹了建筑安全與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗室(下稱(chēng)重點(diǎn)實(shí)驗室)的基本情況。重點(diǎn)實(shí)驗室于2008年由科技部批準組建，2011年通過(guò)建設驗收，目前共有11個(gè)子實(shí)驗室。其中，風(fēng)洞實(shí)驗室是我國建筑風(fēng)工程領(lǐng)域規模較大、技術(shù)設備較先進(jìn)的建筑風(fēng)洞之一。
進(jìn)入實(shí)驗室，首先映入眼簾的是藍綠相間的巨大“喇叭”，也是今天的“主角”——建筑風(fēng)洞。
“這個(gè)風(fēng)洞長(cháng)96.5米，是直流下吹式大氣邊界層風(fēng)洞，可以進(jìn)行多項科學(xué)試驗，為保證建筑的安全性和舒適性提供強大的‘后盾’。”在薛原博士的帶領(lǐng)下，參觀(guān)人員來(lái)到“喇叭口”了解風(fēng)洞動(dòng)力段的運行原理，近距離看到風(fēng)扇葉片的構造。“風(fēng)扇中的定子部分除了能夠固定，還起到整流的作用。”薛原博士解釋?zhuān)?ldquo;風(fēng)進(jìn)入風(fēng)洞后是平直氣流，所以需要人為創(chuàng )造旋轉。”
沿著(zhù)風(fēng)洞，接著(zhù)來(lái)到中間的穩定段，又叫整流段，顧名思義，其作用是讓風(fēng)變得穩定，然后進(jìn)行整流。
參觀(guān)人員深入了解風(fēng)洞內部蜂窩器和阻尼網(wǎng)的構造和重要作用。“蜂窩器是由多個(gè)六邊形格子組成的，它可以幫助營(yíng)造真實(shí)的大氣邊界層環(huán)境，把旋轉的風(fēng)轉換成平直穩定的風(fēng)。”薛原博士說(shuō)，“風(fēng)通過(guò)蜂窩器后，還是會(huì )有一定的旋轉，阻尼網(wǎng)能將其進(jìn)一步打碎，讓它變成更穩定的氣流。”
經(jīng)過(guò)風(fēng)洞的兩個(gè)實(shí)驗段，參觀(guān)人群最后來(lái)到擴張段。在這里，風(fēng)可以以更低的速度被排出。在專(zhuān)家的講解下，風(fēng)洞每一段構造的科學(xué)秘密被逐漸揭開(kāi)，參觀(guān)人員感受到建筑安全背后“科技屏障”的力量。
在參觀(guān)人員了解風(fēng)洞運作基本原理后，薛原博士還介紹了風(fēng)洞實(shí)驗室在建筑工程領(lǐng)域的應用以及研究的目的和基本原理，包括測壓試驗、風(fēng)振分析、測力試驗、氣彈試驗、雪荷載試驗等多項建筑安全領(lǐng)域試驗，這些試驗成果可以讓建筑更加安全可靠。在建筑環(huán)境領(lǐng)域，行人高度風(fēng)環(huán)境試驗、風(fēng)噪聲測定以及水箱阻尼器等研究可以使建筑更宜居和舒適。
沿著(zhù)臺階步入二樓，薛原博士帶領(lǐng)參觀(guān)人員進(jìn)入風(fēng)洞內部一探究竟。這里有一個(gè)濟南遙墻國際機場(chǎng)二期改擴建工程的模型，看似光滑的模型上有上千個(gè)測壓孔，每個(gè)孔中都有非常細的測壓管。通過(guò)微壓傳感器，可以測量每個(gè)孔的壓力值和變化趨勢。精密的微壓傳感器對壓力極為敏感，采樣頻率也十分密集，可以做到每秒采集數百個(gè)數據。
安裝測壓管是一個(gè)細致、復雜且需要巨大耐心的工作。薛原博士介紹，每一根測壓管都需要手工安裝，每次需要由三四位科研人員耗費一至兩周才能完成。參觀(guān)人員深切感受到了工程的精密性和成功背后科研工作者付出的巨大精力。
截面更小的風(fēng)洞高速段則能夠模擬12級風(fēng)力，這里還有可移動(dòng)的降雪設備，能夠進(jìn)行雪荷載實(shí)驗?？蒲腥藛T使用模擬真雪的顆粒，配合風(fēng)速控制，讓“雪”覆蓋到建筑模型上，從而測定屋面上的積雪分布狀況。
“雪是如何給建筑造成災害的?主要有兩種情況，”薛原博士介紹，“一是降雪量太大，二是雪在風(fēng)的作用下產(chǎn)生漂移，造成積雪的不均勻堆積，可能會(huì )造成建筑的局部甚至整體垮塌。”
活動(dòng)最后，參觀(guān)人員還在風(fēng)洞前體驗了不同風(fēng)力條件下風(fēng)的速度和力量。據了解，風(fēng)洞實(shí)驗室參與超高層(綜合體)項目、大跨空間結構、特種結構/構筑物等工程三百余項，包括北京大興國際機場(chǎng)、國家速滑館、中國南極秦嶺站等重大工程，為建筑結構設計工作提供依據。(謝 蕓)
