走进中国建研院“风洞实验室”—— 揭开建筑“纹风不动”奥秘

　　日前，中国建筑科学研究院有限公司风洞实验室举办身临“器”境——中国公众科学素质促进联合体重大科技设施开放活动。本次活动邀请来自北京市通州区潞源街道办事处组织辖区内的社工、科普工作者、科普志愿者及媒体代表共30余人，近距离感受风的速度和力量，揭开建筑“纹风不动”的秘密。

　　中国建筑科学研究院有限公司建筑安全与环境国家重点实验室薛原博士作为活动的主讲人，介绍了建筑安全与环境国家重点实验室(下称重点实验室)的基本情况。重点实验室于2008年由科技部批准组建，2011年通过建设验收，目前共有11个子实验室。其中，风洞实验室是我国建筑风工程领域规模较大、技术设备较先进的建筑风洞之一。

　　进入实验室，首先映入眼帘的是蓝绿相间的巨大“喇叭”，也是今天的“主角”——建筑风洞。

　　“这个风洞长96.5米，是直流下吹式大气边界层风洞，可以进行多项科学试验，为保证建筑的安全性和舒适性提供强大的‘后盾’。”在薛原博士的带领下，参观人员来到“喇叭口”了解风洞动力段的运行原理，近距离看到风扇叶片的构造。“风扇中的定子部分除了能够固定，还起到整流的作用。”薛原博士解释，“风进入风洞后是平直气流，所以需要人为创造旋转。”

　　沿着风洞，接着来到中间的稳定段，又叫整流段，顾名思义，其作用是让风变得稳定，然后进行整流。

　　参观人员深入了解风洞内部蜂窝器和阻尼网的构造和重要作用。“蜂窝器是由多个六边形格子组成的，它可以帮助营造真实的大气边界层环境，把旋转的风转换成平直稳定的风。”薛原博士说，“风通过蜂窝器后，还是会有一定的旋转，阻尼网能将其进一步打碎，让它变成更稳定的气流。”

　　经过风洞的两个实验段，参观人群最后来到扩张段。在这里，风可以以更低的速度被排出。在专家的讲解下，风洞每一段构造的科学秘密被逐渐揭开，参观人员感受到建筑安全背后“科技屏障”的力量。

　　在参观人员了解风洞运作基本原理后，薛原博士还介绍了风洞实验室在建筑工程领域的应用以及研究的目的和基本原理，包括测压试验、风振分析、测力试验、气弹试验、雪荷载试验等多项建筑安全领域试验，这些试验成果可以让建筑更加安全可靠。在建筑环境领域，行人高度风环境试验、风噪声测定以及水箱阻尼器等研究可以使建筑更宜居和舒适。

　　沿着台阶步入二楼，薛原博士带领参观人员进入风洞内部一探究竟。这里有一个济南遥墙国际机场二期改扩建工程的模型，看似光滑的模型上有上千个测压孔，每个孔中都有非常细的测压管。通过微压传感器，可以测量每个孔的压力值和变化趋势。精密的微压传感器对压力极为敏感，采样频率也十分密集，可以做到每秒采集数百个数据。

　　安装测压管是一个细致、复杂且需要巨大耐心的工作。薛原博士介绍，每一根测压管都需要手工安装，每次需要由三四位科研人员耗费一至两周才能完成。参观人员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。

　　截面更小的风洞高速段则能够模拟12级风力，这里还有可移动的降雪设备，能够进行雪荷载实验。科研人员使用模拟真雪的颗粒，配合风速控制，让“雪”覆盖到建筑模型上，从而测定屋面上的积雪分布状况。

　　“雪是如何给建筑造成灾害的?主要有两种情况，”薛原博士介绍，“一是降雪量太大，二是雪在风的作用下产生漂移，造成积雪的不均匀堆积，可能会造成建筑的局部甚至整体垮塌。”

　　活动最后，参观人员还在风洞前体验了不同风力条件下风的速度和力量。据了解，风洞实验室参与超高层(综合体)项目、大跨空间结构、特种结构/构筑物等工程三百余项，包括北京大兴国际机场、国家速滑馆、中国南极秦岭站等重大工程，为建筑结构设计工作提供依据。(谢 芸)