【核心提示】

        成龙在功夫片中从天而降的镜头，有的是在风洞中完成的。风洞并不是一个洞，它有些神秘，但它在石家庄出现了。这个风洞，能轻易地刮起几倍于十二级的大风，而像媒体正在热炒的河北第一高楼，其设计模型也需要先在风洞中过关了，才能开始建造。

 

　　中国第十家、领先国内同等规模风洞

 

　　巨大的洞式回廊，最大风力可达80米/秒的风速（12级风是32米/秒），如果一个成人置身其中，将受到260公斤的风力……这就是石家庄铁道学院风工程研究中心新建成的风洞。它非常神秘，但就在眼前。

　　“石家庄铁道学院是国内第十家拥有风洞的机构，这个风洞也是河北省的第一座风洞。”昨天，在风洞试验室，石家庄铁道学院宣传部张建新自豪地说。

　　所谓风洞，并不是一个洞，而是一个大型管道，装有巨型风扇，可产生强劲的气流，经格栅等装置整理后送入试验段，来吹试验模型，得出试验数据。

　　“风洞的神秘在于，它被赋予了太多的军事色彩。像超音速战斗机、导弹、神七等宇宙飞船在设计阶段，都要做风洞试验。”像磁悬浮、“和谐号”高速列车，468多米高的东方明珠塔，横跨36多公里海面的杭州湾跨海大桥等民用项目并不神秘，它们都做过风洞试验，“我们的这个风洞，就是着眼于民用项目的风洞。”风工程研究中心主任刘庆宽教授说。

“石家庄铁道学院风工程研究中心吸收了国内外诸多风洞试验室之长，引进了国际先进的科研仪器设备，在同等规模的边界层风洞功能方面，处于国内领先水平。”这个试验室将为桥梁抗风，大型建筑结构抗风，列车、汽车等地面交通工具抗风和风资源的利用，打造一个科学的试验研究平台，将有力地促进区域及行业科技与经济的发展。

 

        这个风洞可以做什么

 

　　“一般的民用试验，都可以做，像汽车、火车、桥梁、隧道、高楼、体育场甚至飞机。”刘庆宽说的飞机是指，飞机起降阶段的风洞试验。

　　世界第一跨的我国苏通大桥，是最大的跨径斜拉桥，主跨径为1088米，其拉索最长的574米。“这根相当于标准体育场一圈半的拉索，在大风中是什么状态，在风雨中是什么状态？它的振动，对大桥有什么样的影响？我们的研究中心正在做斜拉索风雨振的基础研究，这项研究得到了国家自然科学基金的资助。”

　　“我们的风洞中，有中科院的设备，它可以在大风中精确模拟从毛毛雨到大暴雨的风环境，还可以模拟降雪、漂浮物等，几乎所有的气象条件，它都能够模拟，而且是逼真地模拟。”

“另外，像汽车，什么样式的造型风阻会最小，最节能？高速行驶时，车体强度够不够？这也需要做风洞试验。在美国、欧洲，大的汽车公司有专门的汽车风洞。我们这个风洞，做部分汽车、火车试验，是有能力的。”

 

        邯郸标志性建筑第一个进洞试验

 

　　相当于十五层楼、44米高的邯郸市文化艺术中心成了第一个进风洞试验的项目。

　　邯郸市文化艺术中心是集中体现邯郸历史文化和现代化城市品位的标志性建筑。项目包括：大剧院、图书馆、博物馆、城市规划展览馆等，其中大剧院总高44米，为“青铜大城台上的美玉”，包含巨大穹顶。

　　“这样的项目以及机场候机大楼、火车站候车大楼、体育场的顶篷等，位置高，受风面大，如果事前不校验，会有一定麻烦的。美国新奥尔良的一座体育场，在一次飓风中，顶篷就被吹跑了，后果很严重。”

　　邯郸地标进风洞时，放置的是按照1：180的比例缩小后的模型。风研究中心的工作人员，在模型上密密麻麻地设置了许多微小的孔洞，通过这些孔洞收集模型上的负载，进而校验设计方案。“根据气象资料，风洞中完全模拟了邯郸市文化艺术中心当地的风环境。”

通过试验，再还原得到真实建筑上的风载荷。“事实上，由于我们的风洞横截面更大，这样就能把模型做得更大，试验结果会更准确。像一座几百米高的建筑物，按比例缩小后，模型上几乎体现不出窗户，这样，更大的模型，当然更有诱惑力。”

 

        类似央视“大裤衩”，都需进风洞

 

　　“并不是所有的高楼、建筑物都需要进风洞试验，像设计和建筑经验非常丰富的产品，就不需要再做，而奇形怪状的楼，比如中央电视台的新标志‘大裤衩’，因为造型独特，又非常高，不做风洞试验是不行的。”刘庆宽教授说。

　　而对于前一阵子媒体热炒的河北第一高楼开元环球中心，239米高，有53层，必须要做一下风洞试验。“200多米高处的气流和地面上是不一样的。即使地面上无风，但到了这个高度，也会有风的。但如果地面上有八九级风呢，53层楼的玻璃能不能承受得了？应该用多厚的玻璃和其他建材？大风的时候，楼体会产生多大的振幅？都需要在设计的时候，通过风洞来校验。设计强度不够了，就加强；材料用得太好了，造成浪费，就减下来。”

刘庆宽对风洞的民用前景非常看好。随着中国城市化进程的提速，几乎每个城市都在建独一无二的高楼或地标，每个地标都追求新、奇、特、高，“越是新、奇、特、高的建筑物，越需要在设计阶段就进行一下风洞校验。安全是第一位的。”

 

        大风中模拟毛毛雨、大暴雨

 

　　38岁的海归博士刘庆宽教授，主持了风洞的建设全过程。他是日本京都大学的工学博士、东京工艺大学研究员，其导师为国际风工程学会会长、桥梁及结构抗风领域国际顶尖专家。2007年1月，刘庆宽学成回国，谢绝了国内一些著名大学的邀请，选择回到石家庄铁道学院，开展项目研究。

　　刘庆宽教授介绍说，风工程研究中心的风洞，低速试验段宽4.0米，高3.0米，长24.0米，最大风速大于30.0米/秒，高速试验段宽2.2米，高2米，长5.0米，最大风速大于80.0米/秒（12级风为32米/秒）。风洞引进了中科院研制的精确模拟降雨系统，可以模拟从毛毛雨到大暴雨的各级雨强的降雨。还能进行风雪试验、污染扩散等风洞试验。

“这个风洞非常先进，因为邀请的设计专家是国内巨擘、最顶尖的四位专家做技术顾问。”刘庆宽教授说。

 

        多大风速火车就不能开了？风洞能告诉你

 

　　前年，从乌鲁木齐开出的列车被大风吹翻，引起重大事故，许多人记忆犹新。多大的风速，火车就必须停驶？刘庆宽教授说，通过风洞试验，有的国家定的标准是25米/秒。

　　他说，在各种自然灾害中，风灾给人类造成的经济损失超过其它地震、水灾、火灾等灾害的总和。我国是东南台风登陆次数多，西北地区常年大风，是世界上风灾最严重的国家之一。而风工程研究最直接、最主要的方法，就是进行风洞试验，即把建筑物的模型放置在人造流场中，观察流场的流动状态和振动状态，从而对结构的抗风性能进行评价。我国正在进行大规模的土木工程建设，其中进行长大桥梁、高层/高耸建筑、大跨空间结构等设计和建设时，都需要进行风洞试验。

        “成龙在功夫片中出现过从天而降的镜头，其实，这是在立式风洞中完成的——当风洞开启时，强风会将成龙吹得像小颗粒一样飞在空中。跳伞运动员也常常在风洞中训练，当风速在35－42米/秒时，人就可以飘浮。”铁道学院的这个风洞，风力最大时有多高？可以让四个人叠加起来在空中飘浮。

 

        下一步将联手保定做风能研究

 

　　风电是新型能源，而被誉为中国电谷的保定，是风力发电研究的领军之地，张家口地区，则是国家重点扶持的风电基地。

　　风洞试验在风力发电机的选址、排列，发电机叶片气动优化设计以及其他的安全问题方面将发挥很大作用。“相信强强联手，这个风洞能够为河北的经济发展做助推，毕竟它是一个十分先进的试验室。”刘庆宽说。

“风洞试验室建城后，已经有多批专家学者进入参观，也有许多设计机构和我们联系。它是一个试验室，也会是一张城市名片，我们非常看好它。”刘庆宽教授说。

 

原载：燕赵晚报，2009年6月18日，A10版：深度报道  □记者  安文联/文  张海强/图

注：文中个别观点并非本中心观点。