科學家借3D列印技術對卡達世界盃場館進行優化設計

雖然還有六年才開始，但是2022年卡達世界盃的籌備工作還是進行得如火如荼，這其中就包括各個大型運動場館的設計、測試和構建。事實上，由卡達主辦這一夏季全球體育盛事本身已經引起不少爭議，這其中最大的問題是溫度，要知道卡達夏季的溫度通常會超過40攝氏度，很多人質疑球員和球迷如何承受如此高溫。

為了解決這一問題，除了改變比賽日程之外，來自卡達大學工程學院的科學家團隊一直在藉助3D列印的體育場模型對空調進行測試，以優化他們的設計，試圖使體育館既舒適又經濟。

這群科學家迄今已經在這個項目上工作了6個月，總共3D列印了6個3D列印的1: 3000比例的體育場模型來測試它們的熱反應，並通過一個特製的風洞來實驗其空氣動力學特性。當把3D列印的模型放到風洞內後，其後的過程有點像天氣測試，科學家們會用激光束來準確地捕獲空氣是如何從設計的建築中流過。來自激光束的數據隨後會通過分析軟體進行處理，變成可以幫助科學家和建築師來實現體育場最優設計的測量數據。

據卡達大學工程學院的 Saud Abdul Aziz Abdu Ghan教授解釋說：「我們需要大約一周的時間才能3D列印一個體育場模型。它是一個比例模型，與規劃中的2022年世界盃體育場館設計一樣。我們分別列印體育場的各個部件，再組裝在一起，隨後把3D列印的體育場模型放進風洞進行空氣動力學測試。這個風洞是花了七個月的時間設計和建造的，在這個地區也是獨一份。」

這個創新系統毫無疑問是令人印象深刻的，因為它給科學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教授補充道：「為了降溫，我們希望讓最少量的外部熱空氣進入，並期望裡面的空氣呆在那裡，我們可以改變風的方向並模擬體育場中不同的風向。」

到目前為止，科學家團隊已經使用其新穎的技術測試了兩座體育場——Al Bayt體育場和Al Wakrah體育場。如今，研究團隊稱，他們正在3D列印Al Thumama 體育場，並很快將測試它。

在開發這項技術過程中，卡達大學還與交付和遺產最高委員會（Supreme Committee for Delivery & Legacy）的技術交付辦公室進行合作，而後者幫助將風洞試驗結果用在對未來體育場館的整體改進上。最高委員會副主席 Yasir Al Jamal解釋說：「我們與卡達大學團隊做了大量的工作，最終改變了我們的場館的空氣動力學狀況，這為我們節約了很多資金成本。」

換句話說，通過測試建築的空氣動力學，工程師將能更好地優化建築設計。正如Yasir Al Jamal指出的，該技術可以用於幫助將建築屋頂結構上的鋼材數量降至最少，從而降低成本和減少對環境的影響。

據悉，這種新型的風洞，大部分都是在卡達設計和製造的，而且它不止用於幫助設計和建造2022的世界盃賽場，也可以為其它項目服務，比如在比利時布魯塞爾的足球場就用卡達的這項技術來測試他們的一個模型。當然，熱並不是比利時體育場需要解決的問題，卡達大學的科學家們要測試的是該場館裡的風和雨，以此盡量保持觀眾不被淋濕。

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