冬奥黑科技 “驭风人”讲述如何让晶莹“大雪花”在冬奥会点火仪式上稳稳亮相

科技贯穿着本届北京冬奥会。在冬奥会的开幕式上,主火炬在一片美丽晶莹的“大雪花”中安然绽放。这片“雪花”不惧风吹,是因为有一群“驭风人”。北京交通大学风洞实验室的工作人员,让这里的“风”消失了。在记者的采访中,他们向记者道出了这个保守了8个月之久的秘密。

早在2021年7月,中国冰雪科学家、北京交通大学风洞实验室主任李波便接到通知,为“大雪花”的点火方案提供可行性研究。在方案中,“大雪花”计划采用悬挑方式吊起,完成升空、旋转等动作。

北京交通大学土木建筑工程学院风洞试验室主任李波:我们在马店桥就有一个监测点,正好这个监测点离我们的“鸟巢”不到3公里,我们通过风洞实验找出来“鸟巢”不同区域的风速大小关系,然后将气象数据和风洞实验的结果结合起来,这样就能够对开幕式当天在这个“大雪花”出现位置的风速进行一个准确的评估。

团队很快发现,受“鸟巢”建筑物影响,“大雪花”升起区域的风速条件与局地风气候并不相同。为此,他们又制作了“鸟巢”缩尺模型进行风洞试验,确定出了“大雪花”在开幕式中受到风速的概率模型。

北京交通大学土木建筑工程学院建筑工程系副主任卢啸:我们当时是用了不同的建模技术,在精细的地方用精细的方法来做,粗的地方用一些比较粗略的方法来做,就是用这种多尺度的方式构建出了它的模型。

模型建好后,新的问题接踵而来。“大雪花”形体十分复杂,还要在开幕式中进行翻转、升起及旋转等动作,只有制作出高保真的缩尺模型,才能准确测量得到“大雪花”在不同状态受到的风荷载。

北京交通大学土木建筑工程学院风洞试验室主任李波:我们想到了3D打印技术,然后再进行风洞实验。通过风洞实验数据,我们对“大雪花”在不同状态下的抖动进行计算分析。最后我们采用底部支撑加悬挂的方式来让“大雪花”在开幕式当天能够稳稳地将火炬插入,稳稳地升起来并旋转,达到升起来、转起来和亮起来的目标。

经过一次次尝试、失败、调整、再测试后,晶莹的“大雪花”最终在冬奥会开幕式上稳稳亮相。

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