冬奧開幕式點(diǎn)火儀式背后的馭風(fēng)人

　　風(fēng)洞專家經(jīng)歷半年多試驗(yàn)給出最佳方案，“大雪花”承載著“微火”在高空安然綻放

　　北京2022年冬奧會(huì)開幕式上，最后一棒火炬留在“大雪花”中心，伴隨著音樂，主火炬緩緩升至高空，當(dāng)看到這一幕時(shí)，李波和他的團(tuán)隊(duì)備感自豪與欣慰。

　　李波是中國冰雪科學(xué)家、北京交通大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室主任，他的團(tuán)隊(duì)因?yàn)榱私怙L(fēng)、分析風(fēng)、利用風(fēng)，被稱為冬奧會(huì)中的“馭風(fēng)人”。早在2021年7月，他便接到通知，參加驗(yàn)證“大雪花”的點(diǎn)火方案。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)半年多的試驗(yàn)，他們終于讓“微火”在高空安然綻放。李波向新京報(bào)記者道出了這背后保守了8個(gè)月之久的“秘密”。

　　風(fēng)力數(shù)據(jù)

　　風(fēng)場觀測(cè)數(shù)據(jù)派上大用場

　　李波帶領(lǐng)風(fēng)洞團(tuán)隊(duì)和風(fēng)“死磕”，不僅給出場館設(shè)計(jì)的風(fēng)荷載，提出最佳抗風(fēng)方案，還利用風(fēng)洞對(duì)運(yùn)動(dòng)員的姿態(tài)、隊(duì)列進(jìn)行風(fēng)阻優(yōu)化，提高比賽成績。冬奧會(huì)開幕式點(diǎn)火儀式背后更有他們付出的努力。

　　李波介紹，早在去年1月初，火炬團(tuán)隊(duì)對(duì)接風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，希望“讓風(fēng)的影響消失”。2021年7月敲定點(diǎn)火方案后，風(fēng)洞團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)邀做抗風(fēng)測(cè)試。

　　“和最后呈現(xiàn)的形式不同，原方案是將水平放置的大雪花從地面吊起，呈傾斜狀態(tài)，火炬手將火炬插入，然后繼續(xù)提升至豎直狀態(tài)。但我們認(rèn)為懸掛的雪花相當(dāng)于一個(gè)大擺錘?！崩畈ㄕJ(rèn)為，要保障運(yùn)動(dòng)員成功插入手持火炬，將風(fēng)的干擾降到最低是關(guān)鍵，他們立馬組成了攻關(guān)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)方案。

　　測(cè)試要解決兩個(gè)科學(xué)問題，評(píng)估在開幕式的時(shí)間段，“鳥巢”這種開敞式場館有沒有風(fēng)？風(fēng)有多大？

　　“當(dāng)時(shí)是夏季，沒法預(yù)判冬季的情況，需要?dú)v史氣象數(shù)據(jù)。但數(shù)據(jù)從哪來？”李波笑著說，正發(fā)愁時(shí)，突然想到，馬甸橋附近有一個(gè)觀測(cè)塔，早在2012年，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室便和中科院大氣物理所合作，對(duì)城市中心區(qū)的氣象情況和風(fēng)場進(jìn)行觀測(cè)。“多年來一直觀測(cè)收集數(shù)據(jù)，沒想到派上了大用場?！?/p>

　　模型測(cè)試

　　鋁合金3D打印“大雪花”

　　拿到北京氣象數(shù)據(jù)后，團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間搭建好國家體育場(鳥巢)的模型，通過風(fēng)洞試驗(yàn)，確定“鳥巢”內(nèi)場的風(fēng)場特征，保障提前五個(gè)月進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試工作。在場館外不同級(jí)別的風(fēng)力下，針對(duì)“鳥巢”場館內(nèi)的氣流來源和流向，科學(xué)家們給出了科學(xué)數(shù)據(jù)。

　　第二個(gè)要解決的難題是“大雪花”的風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。李波介紹，“大雪花”結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用傳統(tǒng)方式難以搭建，團(tuán)隊(duì)決定采用3D打印技術(shù)，但模型有一米高，厚度卻只有幾厘米，傳統(tǒng)樹脂材料做的“大雪花”太軟。于是，經(jīng)歷多種材料的嘗試后，采用鋁合金3D打印，制作出了試驗(yàn)所需的高保真縮尺模型，“測(cè)試時(shí)，主火炬設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)看到模型都嚇了一跳，說太逼真了。”

　　剩下的就是科學(xué)家們擅長的事兒，測(cè)量“大雪花”載荷、在氣流下的振動(dòng)幅度。李波說，火炬設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)期望越簡單越好，懸掛雪花、無需在地面安裝支架是理想情況，但測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，雪花的擺動(dòng)幅度高達(dá)一米到兩米，火炬手無法在這個(gè)幅度下插入火炬。

　　最終科學(xué)家們用縝密的科學(xué)數(shù)據(jù)說服了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將原方案調(diào)整為“懸掛+支架”的方式，保證了穩(wěn)定性，確保點(diǎn)火儀式順利進(jìn)行。

　　抗風(fēng)考驗(yàn)

　　按不同狀態(tài)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)

　　在“鳥巢”外的北京賽區(qū)頒獎(jiǎng)廣場上，冬奧“雪花”火炬臺(tái)閃閃發(fā)光。在延慶賽區(qū)和張家口賽區(qū)也有同樣的火炬臺(tái)，這三個(gè)火炬臺(tái)背后都凝結(jié)著“馭風(fēng)人”的心血。它們與“鳥巢”上空的“大雪花”相互輝映。

　　火炬臺(tái)的造型在開幕式主火炬的基礎(chǔ)上增加了環(huán)繞的“銀絲帶”。李波介紹，“銀絲帶”有10米高，支點(diǎn)非常少，而且采用的是異型薄壁結(jié)構(gòu)，對(duì)風(fēng)荷載十分敏感。在處理完主火炬的問題后，他和團(tuán)隊(duì)便馬不停蹄投入到三個(gè)火炬臺(tái)的測(cè)試中。

　　三大賽區(qū)火炬臺(tái)是永久性建筑，根據(jù)火炬臺(tái)的功能，李波團(tuán)隊(duì)提出按照旋轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)和靜止的極限狀態(tài)分別進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)，通過不斷優(yōu)化迭代，保障了建筑的安全穩(wěn)固，“我們要做的就是兼顧安全和經(jīng)濟(jì)。”

　　在開幕式前的幾天里，不在彩排現(xiàn)場的李波一直關(guān)心著北京的風(fēng)。“2月3日那天，北京刮了很大的風(fēng)，我還有點(diǎn)擔(dān)心，看到下午風(fēng)力降下來，心里踏實(shí)了。”李波笑道，在開幕式順利舉行后，他也收到了火炬團(tuán)隊(duì)的感謝，能夠參與這種意義重大的項(xiàng)目，自己和團(tuán)隊(duì)都感到十分榮幸。

　　本版采寫/新京報(bào)記者 劉洋