科學(xué)家3D打印模型測(cè)試2022卡塔爾世界杯場(chǎng)館設(shè)計(jì)

雖然還有六年時(shí)間才開始，但2022年卡塔爾世界杯的籌備工作還是進(jìn)行得如火如荼，這其中就包括各個(gè)大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館的設(shè)計(jì)、測(cè)試和構(gòu)建。事實(shí)上，由卡塔爾主辦這一夏季全球體育盛事本身已經(jīng)引起不少爭(zhēng)議，這其中最大的問(wèn)題是溫度，要知道卡塔爾夏季的溫度通常會(huì)超過(guò)40攝氏度，很多人質(zhì)疑球員和球迷如何承受如此高溫。

為了解決這一問(wèn)題，除了改變比賽日程之外，來(lái)自卡塔爾大學(xué)工程學(xué)院的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)一直在借助3D打印體育場(chǎng)模型對(duì)空調(diào)進(jìn)行測(cè)試，以優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)，試圖使體育館既舒適又經(jīng)濟(jì)。

這群科學(xué)家迄今已經(jīng)在這個(gè)項(xiàng)目上工作了6個(gè)月，總共3D打印了6個(gè)3D打印的1: 3000比例的體育場(chǎng)模型來(lái)測(cè)試它們的熱反應(yīng)，并通過(guò)一個(gè)特制的風(fēng)洞來(lái)實(shí)驗(yàn)其空氣動(dòng)力學(xué)特性。當(dāng)把3D打印的模型放到風(fēng)洞內(nèi)后，其后的過(guò)程有點(diǎn)像天氣測(cè)試，科學(xué)家們會(huì)用激光束來(lái)準(zhǔn)確地捕獲空氣是如何從設(shè)計(jì)的建筑中流過(guò)。來(lái)自激光束的數(shù)據(jù)隨后會(huì)通過(guò)分析軟件進(jìn)行處理，變成可以幫助科學(xué)家和建筑師來(lái)實(shí)現(xiàn)體育場(chǎng)最優(yōu)設(shè)計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

據(jù)卡塔爾大學(xué)工程學(xué)院的 Saud Abdul Aziz Abdu Ghan教授解釋說(shuō)：“我們需要大約一周時(shí)間才能3D打印一個(gè)體育場(chǎng)模型，它是一個(gè)比例模型，與規(guī)劃中的2022年世界杯體育場(chǎng)館設(shè)計(jì)一樣。我們分別打印體育場(chǎng)的各個(gè)部件，再組裝在一起，隨后把3D打印的體育場(chǎng)模型放進(jìn)風(fēng)洞進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試。這個(gè)風(fēng)洞是花了七個(gè)月的時(shí)間設(shè)計(jì)和建造的，在這個(gè)地區(qū)也是獨(dú)一份。”

這個(gè)創(chuàng)新系統(tǒng)毫無(wú)疑問(wèn)是令人印象深刻的，因?yàn)樗�給科學(xué)家們提供了精確的信息，比如某一層座位的溫度以及在給定天氣條件下，為了維持體育館的溫度有多少觀眾是合適的等等。Saud教授補(bǔ)充道：“為了降溫，我們希望讓最少量的外部熱空氣進(jìn)入，并期望里面的空氣呆在那里，我們可以改變風(fēng)的方向并模擬體育場(chǎng)中不同的風(fēng)向�！�

到目前為止，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用其新穎的技術(shù)測(cè)試了兩座體育場(chǎng)——Al Bayt體育場(chǎng)和Al Wakrah體育場(chǎng)。如今，研究團(tuán)隊(duì)稱，他們正在3D打印Al Thumama 體育場(chǎng)，并很快將測(cè)試它。

在開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)過(guò)程中，卡塔爾大學(xué)還與交付和遺產(chǎn)最高委員會(huì)（Supreme Committee for Delivery & Legacy）的技術(shù)交付辦公室進(jìn)行合作，而后者幫助將風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果用在對(duì)未來(lái)體育場(chǎng)館的整體改進(jìn)上。最高委員會(huì)副主席 Yasir Al Jamal解釋說(shuō)：“我們與卡塔爾大學(xué)團(tuán)隊(duì)做了大量的工作，最終改變了我們的場(chǎng)館的空氣動(dòng)力學(xué)狀況，這為我們帶來(lái)了大量的節(jié)約�！�

換句話說(shuō)，通過(guò)測(cè)試建筑的空氣動(dòng)力學(xué)，工程師將能更好地優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。例如，正如Yasir Al Jamal指出的，該技術(shù)可以用于幫助將建筑屋頂結(jié)構(gòu)上的鋼材數(shù)量降至最少，從而降低成本和減少對(duì)環(huán)境的影響。

這種新型的風(fēng)洞，大部分都是在卡塔爾設(shè)計(jì)和制造的，而且它不止用于幫助設(shè)計(jì)和建造2022的世界杯賽場(chǎng)，也可以為其它項(xiàng)目服務(wù)，比如在比利時(shí)布魯塞爾的足球場(chǎng)就用卡塔爾的這項(xiàng)技術(shù)來(lái)測(cè)試他們的一個(gè)模型。當(dāng)然，熱并不是比利時(shí)體育場(chǎng)需要解決的問(wèn)題，卡塔爾大學(xué)的科學(xué)家們要測(cè)試的是該場(chǎng)館里的風(fēng)和雨，因便于盡量保持觀眾不被淋濕。

來(lái)源：3d打印智造網(wǎng)