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哈工大新系统 在实验室里模拟极端天气环境
2025年07月28日 17:20:05
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：1373
哈工大成功研制了“大跨空间结构风—雨—热—雪全过程联合模拟试验系统”，该系统也属于国家重大科研仪器研制项目，为深入揭示大跨空间结构风—雨—热—雪耦合作用下屋面积雪全过程演变机理提供了全球首个试验平台。
近年来，冰雪极端天气在全球范围内频繁发生，且强度和影响范围不断扩大，甚至出现了波及到周边国家的情况。而极端天气一旦出现，对城市环境的影响是多维度的，尤其是对于建筑而言，涵盖结构安全、材料耐久性、功能稳定性等层面的影响。
例如极端冰雪天气发生的时候，一方面积雪厚度可能远超建筑原设计标准，导致屋顶积雪超限；另一方面，冰雪在冻融循环过程中，会直接导致建筑材料出现冻胀和融缩现象，进而引发裂缝和破坏。长期的积雪超限和冻融循环，会致使建筑结构的耐久性显著降低。
事实上，这方面的影响在很长一段时间中，都是建筑材料试验的项目。但目前实验室并不容易完成冰雪天气的建筑试验，尤其是复杂形状屋面的雪荷载确定，始终困扰设计人员。其中原因主要由于实验室难以模拟出大空间的冰雪极端天气环境。而就在近日，哈工大针对该问题给出了新方案。
据悉，该校成功研制了“大跨空间结构风—雨—热—雪全过程联合模拟试验系统”，该系统也属于国家重大科研仪器研制项目。系统的成功研制为深入揭示大跨空间结构风—雨—热—雪耦合作用下屋面积雪全过程演变机理提供了全球首个试验平台，也为建筑材料测试提供了新的方向。也为研究人员提供了清晰认识在风、雨、热等环境因素影响下，屋面积雪的堆积—消融—结晶—再堆积演变全过程机理的手段。
据悉，该系统由风雪模块、热辐射模块、降雨模块四部分组成。风雪模块主要负责提供人造雪粒与狂风，启动后，建筑模型屋面逐渐呈现自然堆雪过程；热辐射模块由热辐射灯阵组成，可以模仿正午烈日，介入后，屋脊积雪会渐成冰水混合物；降雨模块的工作是喷洒冰雨，喷射的过冷水滴撞击积雪表面，瞬间便会形成冰壳。整个过程就像是被压缩进程后的自然气候，完成积雪连续累积变化全过程模拟，还原屋面积雪堆积—漂移—消融—结晶—再堆积的周期性变化过程。
得益于该系统，研究人员可以获得准确真实的大跨屋面雪荷载研究数据。可以说该成果的诞生标志着中国冰雪工程研究正式迈入全要素耦合时代。
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