本報(bào)訊（記者趙一諾）25日，記者從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉，國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目“大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)—雨—熱—雪全過(guò)程聯(lián)合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”研制成功。該系統(tǒng)由哈工大土木工程學(xué)院范峰教授團(tuán)隊(duì)牽頭研制，為揭示大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)—雨—熱—雪耦合作用下屋面積雪全過(guò)程演變機(jī)理，提供了國(guó)際領(lǐng)先的試驗(yàn)平臺(tái)。我國(guó)冰雪工程研究實(shí)現(xiàn)全要素耦合突破。
在哈爾濱工業(yè)大學(xué)風(fēng)工程實(shí)驗(yàn)室，一場(chǎng)氣候模擬正在上演：一座體育館縮尺模型，在-15℃的寒風(fēng)中接受極端氣候考驗(yàn)；人造風(fēng)雪呼嘯，熱輻射燈點(diǎn)亮，冰雨傾瀉。這正是“大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)—雨—熱—雪全過(guò)程聯(lián)合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”的日常測(cè)試場(chǎng)景。
范峰介紹，“近年來(lái)全球極端冰雪災(zāi)害頻發(fā)，寒冷地區(qū)雪致工程災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。大跨空間結(jié)構(gòu)跨度大、屋面復(fù)雜，積雪過(guò)載后果嚴(yán)重?！比绾慰茖W(xué)確定復(fù)雜屋面雪荷載，長(zhǎng)期困擾工程設(shè)計(jì)人員。傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)依賴自然條件，數(shù)值模擬難解相變機(jī)理，風(fēng)雪試驗(yàn)難以復(fù)現(xiàn)太陽(yáng)輻射下的積雪消融。
依托國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目，范峰團(tuán)隊(duì)歷時(shí)多年建成該試驗(yàn)系統(tǒng)，可真實(shí)再現(xiàn)大跨空間結(jié)構(gòu)屋面積雪環(huán)境，完整呈現(xiàn)風(fēng)、雨、熱等因素影響下積雪堆積—消融—結(jié)晶—再堆積全過(guò)程機(jī)理。
該系統(tǒng)集成五大功能模塊：大氣邊界層低溫風(fēng)洞可復(fù)現(xiàn)-20℃低溫風(fēng)場(chǎng)；智能降雪模塊可控制雪花晶體形態(tài)；雙模式降雨系統(tǒng)可精細(xì)調(diào)節(jié)雨滴譜；太陽(yáng)輻射方陣可模擬不同緯度日照；監(jiān)測(cè)中樞實(shí)時(shí)追蹤雪相變過(guò)程。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員張清文副教授介紹，“風(fēng)雪啟動(dòng)后模型屋面自然堆雪；熱輻射介入積雪融化成冰水混合物；過(guò)冷水滴撞擊積雪表面形成堅(jiān)硬冰殼?！?/p>
自2025年3月通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收以來(lái)，該系統(tǒng)已服務(wù)極地科研站、大型體育場(chǎng)館、交通樞紐等國(guó)家重大工程，提升了我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)極端氣候安全性能，為國(guó)家極地戰(zhàn)略和冰雪經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了技術(shù)支撐。