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哈工大新系統 在實驗室里模擬極端天氣環境
2025年07月28日 17:20:05
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：4343
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”，該系統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、功能穩定性等層面的影響。
例如極端冰雪天氣發生的時候，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，進而引發裂縫和破壞。長期的積雪超限和凍融循環，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”，該系統也屬于國家重大科研儀器研制項目。系統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，研究人員可以獲得準確真實的大跨屋面雪荷載研究數據。可以說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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