重庆大学风洞实验室项目,西南交通大学风洞实验

风的破坏力有多大?

人类又如何利用风来受益?

重庆大学斥资6000万启动成立

风工程·风环境·风资源研究中心

探索风的秘密

近日,重庆大学启动成立风工程·风环境·风资源研究中心,并将耗资6000万元修建风洞实验室。

引入“龙卷风”专家

今年,中国工程院2017年增选的外籍院士——日本工程院院士、重庆大学教授田村幸雄,是一位享誉国际的“龙卷风”专家。

而本次促使重庆大学投资6000多万元建设风洞实验室,其项目的发起人之一,也正是田村幸雄教授。

田村幸雄

在中国,上世纪90年代以来,超过300米以上的超高层建筑越来越多,如今还涌现出了一批600米以上摩天大楼,有关抗风的构造建设研究也十分必要。

风力可能对建筑带来多大的影响和破坏?“人无法行走,眼睁不开,站不住。” 田村教授回忆,在他学生时代,有次经历的风速高达42m/s,电梯都不能运行。“提到自然灾害,除了地震、洪水,风的灾害不容小觑,80%的经济损失都是风造成的。”田村教授说。

风灾害

“联合国防灾署有研究地震等各种灾害,就是没有风。”在田村教授的呼吁下,2009年,他与联合国防灾署合作,发起成立了强风关联灾害防治组织,致力于减少风灾带来的危害。

重庆大学土木工程学院杨庆山院长介绍:

田村教授长期致力于结构风工程研究,其突出学术成就和贡献主要集中在建筑结构风荷载的数学模型、量化和分析,为实现合理的建筑结构抗风设计做出了创造性贡献,是建筑结构抗风研究和应用领域的国际著名专家。

国际风工程学会主席一般没有连任

但田村教授却因为其突出贡献

连任了两届

建立风工程·风环境·风资源研究中心

2014年,刚刚退休的田村,应邀前往北京交通大学。结合该校教授杨庆山在该方面近20年的积累,共同发展并完善了该理论在大跨空间结构中的应用,找到了建筑物抗击风力的结构设计方法,并成功应用于沈阳南站、厦门高崎国际机场T4航站楼、云南科技馆等重大工程。

2017年1月,杨庆山来到重庆大学,担任土木工程学院院长。在他的引荐下,田村来到重庆大学。同年7月,风工程·风环境·风资源研究中心项目启动。

田村教授说:

重庆大学结构风工程和环境风工程这两大科研项目,让我选择来到这里。

★ 结构风工程项目主要是对超高层建筑的抗风防风能力进行研究。

★ 环境风工程项目则主要是对室内外空气流动换气的研究。

目前,大多数风力发电装备,在抗击台风和地震等自然灾害方面,均显能力不足,容易损坏,修复的成本很高,严重影响了能源产出和投资效率。

重庆大学在建的风工程·风环境·风资源研究中心,凭借其耗资6000万元的风洞实验室,以及全球先进的风荷载、阻尼数据库,有望破解上述难题。

该研究中心针对超高层建筑的抗风防风能力、风力发电等重要领域进行研究。研究中心将建立风资源利用及风机设计、城市风环境与建筑通风节能、航空低速空气动力学等5至7个风工程研究方向。

“暖男”严师褒奖中国学生好学精神

虽然早已该退休,但田村幸雄教授凭借着对科研的热爱和对社会的责任,却更加努力工作。和田村幸雄教授共事过的人,无一不称他是一个严谨认真的人。

工作上田村教授非常严谨。在撰写论文时,不管是词句的推敲,还是图表的制作,甚至是文中每个标点符号的选择,他都要仔细琢磨,让每篇文章做到最好;课堂上,小到麦克风的声音、PPT的字号等细节他都会考虑到。

但在生活中,田村幸雄教授却是一个温柔的人。在科研之外,生活之中,给学生们带去长辈贴心的关怀,有学生去日本交流开会时,他有时间就会亲自去接,带学生熟悉环境,询问他们的饮食起居是否习惯。

在中国从事三年多的教育教学工作,田村幸雄教授对中国学生的好学精神有着很深的体会:

中国学生的科研精神和好学精神,我认为在世界范围内都是数一数二的。他们渴望去国外学习,留学欲望很强烈,希望能在世界的范围内展示自己的能力。

最后小新想要感叹一句

拥有这样既严谨又温柔的老师

重大学子真是幸福!

部分素材源自科技日报

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重庆大学风洞实验室项目,西南交通大学风洞实验

东北大学和重庆大学,综合比较哪个更强?

两所大学都是985高校,也是双一流大学,虽然东北大学被划到“双一流B类大学”,但是综合实力也不弱,因此,东北大学和重庆大学实力差距不大,各有所长。

东北大学

东北大学坐落于辽宁沈阳,开设有东北大学秦皇岛分校,是一所以以工为主的多科性大学,在学科建设、人才培养、师资力量和科研成果等方面伏早实力都非常突出。

学科方面,东北大学拥有76个本科专业,其中,3个一级学科国家重点学科,4个二级学科国家重点学科,15个国家级特色专业,15个国家级一流本科专业建设点,24个一级学科博士点,121个二级学科博士点,36个一级学科硕士点,183个二级学科硕士点;4个学科进入ESI前1%,其中,工程学学科实力非常强大,进入ESI世界前1‰;第四轮学科评估中,东北大学获评4个A类学科.另外,6个学科进隐掘入世界前100。

人才培养,东北大学人才培养成果丰硕,培养出大量优秀人才,近年来在高校学科竞赛中,学生获奖总数排名全国第3,2020年东北大学大力开展创新创业教育,共获省级以上“双创”奖励700余项,落地学生“双创”企业80多家,2020年毕业生就业率在90%以上,用人单位好评率达99.2%。

师资力量,东北大学专任教师达2700余人,其中,双院院士达5人,国家级人才项目入选者100多人,另外,东北大学不断推进教师队伍建设,引进多名高层人才。

科研方面,近年来东北大学承担各类项目达6500余项,其中,获得省部级以上奖项达200多项,2020年获得6项国家科技奖,20多个科技成果转化项目落地。

重庆大学

重庆大学是一所高水平研究型综合性大学,是国家“世界一流大学建设高校(A类),各方面实力都比较强悍,“建筑老八校”之一。目前拥有本科专业99个,其中,一级国家重点学科3个、二级国家重点学科19个,一级学科博士学位授权点33个,一级学科硕士学位授权点53个,另外,材料科学、工程学、化学、物理学、计算机科学、环境科学/生态学、生物学与生物化学、地球科学、数学、临床医学、植物与动物科学、社会科学总论12个学科进入ESI前1%,其中,工程学、材料科学2个学科排名ESI世界前1‰。从进入ESI前1%学科数量上比较,重庆大学要强于东北大学,但遗憾的是重庆大学仅有三个A类学科,没有A 学科,因此被许多人吐槽。

人才培养方面,重庆大学培养出40万余名灶厅核高级专门人才,走出40余位双院院士。

师资方面,重庆大学专任教师达2900余人,其中,中国工程院院士7人,博士生导师1000余人。

科研方面,承担各类项目达5400余项,获国家、省部级(科技)奖331项。获国家级教学成果奖44项。

整体而言,重大综合实力非常强大,是一所不错的985高校。

总之,东北大学和重庆大学差距不大,学科实力方面重庆大学略强一些。

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摩天大楼上掉下的硬币会砸死人吗?

 

  【摩天大楼上掉下的硬币真的会砸死人吗?】

    关于这个问题已有美国的一位物理教授 Louis Bloomfield 还曾经做过实验来证明高空落下的硬币并不那么可怕。但我个人的观点是,会砸死人,但这仅会是一个小概率事件。‍

  【一枚硬币何种情况下会致人死亡】

  为什么我会执这种观点呢?这是因为一枚硬盘虽小,但他下落的速度很快,当击中人体要害部位时,比如太阳穴,仍能使人致命。或击中的这上人本身有身体缺陷时,也是可能发生致命事件的。

 

  太阳穴在耳廓前面,前额两侧,外眼角延长线的上方。太阳穴在中医经络学上被称为“经外奇穴”,也是最早被各家武术拳谱列为要害部位的“死穴”之一。少林拳中记载,太阳穴一经点中“轻则昏厥,重则殒命”。现代医学证明,打击太阳穴,可使人致死或造成脑震荡使人意识丧盯迟失。

  太阳穴的位置是数块颅骨交界的地方,称之为翼点,极易发生骨折。同时,翼点处的颅内有脑膜中动脉前支,一旦翼点处的颅骨发生骨折,就易导致动脉的破裂,形成颅内血肿而死亡。

 

  当然,您可能还在怀疑我的观点,但您相信冰雹会砸死人吗?您会相信一颗碗豆掷向人可以致人死亡吗?当然是可能发生的,这颗碗豆不偏不差击了这个被害者的太阳穴,被害人当场死亡。您相信一拳可以致人死亡吗?当然也是可能发生的,譬如这个受害者曾经颅脑损伤。再比如说一颗子弹击中人,您觉得就一定会死亡吗?答案是否定的,子弹也必须是击中人的要害部位才会致人死亡。

 

  【说不能死亡的是什么观点】

   空气阻力的作用,硬币下落速度有限所有不能致命。当然这位物理学家关于空气阻力的观点没有错。打个形象的比喻,比如一颗步枪子弹的有效射程1500米,最大射程为2400米,但超过有效射程时,其受到空气阻力、风闭则御速、以及自重的影响,其伤害力自然就会减弱。

 

  【硬币落下究竟会有多大阻力】

    拿人民币一元硬币来说,硬币的形状是一个圆柱体,可却是一个高度只有2mm的圆柱体。当它从高处落下时,假如没有空气的阻力,但它落下会有再种不同的轨迹。第一种为硬币的边缘向下垂直落下;第二种为硬币的正反正向下垂直向下;前者所遇到的阻力小,而后面遇到的阻力大。

 

   而真实的情况是一枚硬币落下时,受到风阻的影响,它会在空中翻滚。那么从摩天大楼上落下的硬币,道底会遇到多大的阻力,道底有多大的速度呢?

 

  在高速情况下的空气阻力的公式如下:

  其中 ρ 为空气的密度; C d 为阻力系数,它非常依赖于物体的形状; A 为物体的横截面积, v 是物体相对于空气的速度。

        我们仍然参照实验中的计算条件:

  以 1 元硬币为例:它的质量约为 6.3g,直径 d 约为 25 毫米,厚度 h 约为 2 毫米。通常温度压强下的空气密度 ρ 为 1.2 kg/ m 3 ,我们设它是恒定的。阻力系数Cd在硬币的圆面水平下落时为 1.15,而在硬币的圆面竖直下落时没有确切的数据可以查询,但是也约为 1;代入这些具体数值就可以分别计算硬币的圆面水平和竖直下落时的收尾速度,作为其最小值和最大值,得到结果:

 

  也就是说不论硬币从多高的地方掉下来,最终的速度也不会超过 45.4 m/s。真实情况下,硬币下落时会在空中翻滚,因此可以认为真实情况下硬币的收尾速度是介于以上面两种情况之间的。

 

  【美国最新研究,证实上述实验不实】

 

  美国科学家通过实验证明一枚从高空下落的硬币不会砸死人   

 

  研究中,弗吉尼亚州大学物理学家路易斯-布卢姆菲尔德利用风洞模拟一便士硬币从高空坠落,结果发现硬币的冲击力很小。形象地说,就像是一片树叶,而不是鱼雷。研究结果显示,空气阻力以及硬币的外形阻止其成为一个致命武器。硬币的平面提高了所受到的空气阻力。如果从50英尺(约合15米)的高度坠落,自由沉降速度只有每小时25英里(约合每小时40公里),被砸中的人不会感到任何疼痛感。如果没有空气存在,一便士硬币的时速可达到208英里(约合每小时334公里),足以造成重伤,但仍无法刺穿头骨。


  不过,如果把硬币换成圆轿岩珠笔,情况就不同了。布卢姆菲尔德指出,如果圆珠笔以确定的方式从一个高层建筑落下,很容易致人死亡。如果横着落下来,大楼下面的人便很安全,如果像箭一样落下来,速度可达到每小时200英里(约合每小时321公里),足以刺穿人行道和木板。他说:“你绝对不希望被高空落下的圆珠笔击中。”


 

  布卢姆菲尔德的实验证明了伽利略的自由落体定律。物体的下落速度并不由质量决定,而是形状和所受到的阻力。早在16世纪,伽利略便指出不同重量的物体在真空环境下坠落速度相同。

 

  【另一组高空抛物的实验】  

  这个实险的目的,是告诉我们高空抛物是没有危险的吗?显然没有这样说,我们再看重庆大学做的另一组实验,不过实验的物品由硬币换成了鸡蛋。

高空坠物实验

  实验器材:天平称、卷尺、碰撞过程瞬态数字测量系统、玻璃罐、塑料盆、鸡蛋23个(重量在60~80克之间),厚约0.5厘米的盘子两个。

实验场地:重庆大学物理学院

  实验人员:力学热学实验室负责人、高级工程师吴世春老师,重庆大学物理学院应用物理学大四学生杨旭、邬庆

  (高空抛物实验很危险,高度越高,目标越小,也不容易成功。为了安全起见,我们放弃了在高楼进行实验,选择在8米和11米的高度实验。然后再到实验室里进行碰撞实验。)

实验过程:

  昨天上午11点半,我们在实验室中将23个鸡蛋分别称好重并写上重量。然后选择了物理实验室大楼一角,并拉起了警戒线。分别将玻璃罐、盘子、塑料盆反扣在地上,让鸡蛋从不同高度自由落下,观察被砸中的物体情况。(选择这几样物品作为目标是因为它们具有一定硬度,也有些许脆性。)

8米高:

  我们用卷尺量出了二楼半——8米高的地方后,杨旭和邬庆站在上面准备让鸡蛋自由落体,吴老师则在他们垂直的地方放好了直径约50厘米的塑料盆。“鸡蛋重量65.75克!”杨旭放手中的鸡蛋前都要先报出重量以便记录。

  “3、2、1,放!”眨眼间,杨旭松开了鸡蛋。“啪!”鸡蛋在很短时间就落地了,发出一声闷响。可惜第一只鸡蛋偏离了目标,砸在了地上,蛋液溅到了周围两三米外的地方。因为在8米这个高度,下面的目标就已变成了指甲盖那么小。接连两次,鸡蛋都未砸中目标。

  “再来!鸡蛋重量70.35克!”杨旭报出了鸡蛋重量后。“咚!”一声,鸡蛋终于正中目标,这次蛋液溅起没有直接砸在地上溅得远,目标也没有出现任何裂痕。

  记录下数据后,我们又将盆子换成了厚度约0.5厘米、直径为35厘米的陶瓷盘,将盘子反扣在地上。由于盘子目标面积太小,砸了两次都没有砸中盘子。

  “3、2、1,放!”当杨旭把第6个鸡蛋从8米高落下时,终于听见了“啪”的一声脆响,砸中了盘子正中。经过查看,盘子也完好无损,没有任何裂痕,而盘子周围全是蛋液。

  我们总共用两个鸡蛋砸中了盘子,重量分为别67.74克和71.04克。当我们用一个直径大约有15厘米左右、高度约20厘米的玻璃罐子做实验时,由于目标太小,鸡蛋怎么也砸不中。

11米高:

  接着,我们提升实验高度,来到实验楼的四楼,用卷尺量得实验高度为11米。随着高度的提高,砸中盘子的难度越来越大,接连砸了三四个鸡蛋后,才找到感觉,终于能砸中了。

  “69.32克!”杨旭报出了鸡蛋重量,当这个鸡蛋砸到反扣着的塑料盆上时,盆子仍旧没有裂开。“73.14克!”当这个鸡蛋砸下来,正中反扣着的陶瓷盘上时,蛋液溅得最远的地方可以达到周围4米远的地方,但是盘子也没裂开。

  “盘子的壁很厚,而且四周能一起帮它承受力量,鸡蛋壳的硬度不如盘子,所以没有裂开。”吴老师分析说。

  户外实验结束后,为了得到较为精确的数据,我们转入实验室内,用碰撞过程瞬态数字测量系统(采用这个系统是因为它可以模拟碰撞时瞬时的冲击力实验)进行了转化。

实验结果:

  从实验室的实验结果可以得出部分数据,鸡蛋砸下来,着力面积约1平方厘米,着力时间约为5毫秒。那么,在8米高的地方,一个重为67.74克的鸡蛋垂直落下,砸在盘子上的力量约为180牛,34斤;11米高的地方,73.14克重的鸡蛋掉下,盘子承受的力量为215牛,44斤。

 

鸡蛋从这几层楼砸下来的力量有多大?

  同样,用70多克的鸡蛋,吴老师和同学们给我们测算了下,从4楼、8楼、18楼、25楼的高度砸下来的力。

  从4楼砸下:受力约为216牛/平方厘米,44斤,相当于一个7岁男孩的体重。

  从8楼砸下:约为304牛/平方厘米,62斤,相当于一个10岁男孩的体重。

  从18楼砸下:约为456牛/平方厘米,93斤,相当于一个14岁男孩的体重。

  从25楼砸下:约为536牛/平方厘米,约为109斤,而受力面积仅1平方厘米,相当于一个成年女子的体重。

  “这个数据,还只是一个保守的测算,实际数据肯定大于这个力。”吴老师说,不仅测算的数据都是取的保守值,而且在高空抛物时,往往还有往外扔物体时加注在物体上的力量。

 

高楼扔鸡蛋究竟能不能砸破人颅骨

  一般来说,正常成人颅骨的硬度是非常大的,而厚度大约为是0.95~1.2厘米,它能承受的极限是200公斤~500公斤。超过280公斤的静体重量,就可能造成骨折。

  吴老师说,这些数据只是理论数据,看了这些数据,你也许会以为从25楼扔下来的鸡蛋是不会砸破人的颅骨的,但还要考虑每个人的自身差异和扔出去的力度。

  骨科医生也说,每个人的颅骨除了存在个体差异,就算是同一个人,如果缺钙得了骨质疏松的话,那么硬度系数也会随之下降。 所以,颅骨能承受多大的力量这个问题要视情况而定,可变的范围也比较大,从20楼扔一个鸡蛋下来,虽然理论上没有达到颅骨骨折的极限值,但是也许砸在有些人的头上没事,换一个就会出现问题。就算是不会让颅骨骨折,但几十上百斤的重量打在头上,也可能让人脑震荡。

 

  结论:高空抛物造成危害的事件时有发生,请勿让非剧重演。高空抛物不是你伤害了别人,就是被别人伤害。

  为了大家安全,请勿高空抛物!

       

 

  相关资料与图片均来自于网络:通过百度搜索

  相关参考来源如下:

  【中国法律网】http://news.9ask.cn/flal/xsal/xfal/201001/309412.html

  【电脑报】http://www.icpcw.com/Information/Tech/News/2183/218334.htm

  【人民网】http://gongyi.people.com.cn/n/2013/0507/c354326-21395904.html

  【果壳网】http://www.guokr.com/article/205957/

  【重庆热线】http://news.online.cq.cn/chongqing/2011/12/02/3381194.html

  【河北之窗】http://www.hebzc.com.cn/html/2013/snzx_0723/33573.html

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