科学家用3D打印优化2022卡塔尔世界杯场馆设计

虽然还有六年才才开始，但是2022年卡塔尔世界杯的筹备工作还是行得如火如荼，这其中就包括各个大型运动场馆的设计、测试和构建。事实上，由卡塔尔主办这一夏季全球体育盛事本身已经引起不少争议，这其中最大的问题是温度，要知道卡塔尔夏季的温度通常会超过40摄氏度，很多人质疑球员和球迷如何承受如此高温。

为了解决这一问题，除了改变比赛日程之外，来自卡塔尔大学工程学院的科学家团队一直在借助3D打印的体育场模型对空调进行测试，以优化他们的设计，试图使体育馆既舒适又经济。

据天工社了解，这群科学家迄今已经在这个项目上工作了6个月，总共3D打印了6个3D打印的1: 3000比例的体育场模型来测试它们的热反应，并通过一个特制的风洞来实验其空气动力学特性。当把3D打印的模型放到风洞内后，其后的过程有点像天气测试，科学家们会用激光束来准确地捕获空气是如何从设计的建筑中流过。来自激光束的数据随后会通过分析软件进行处理，变成可以帮助科学家和建筑师来实现体育场最优设计的测量数据。

据卡塔尔大学工程学院的 Saud Abdul Aziz Abdu Ghan教授解释说：“我们需要大约一周的时间才能3D打印一个体育场模型。它是一个比例模型，与规划中的2022年世界杯体育场馆设计一样。我们分别打印体育场的各个部件，再组装在一起，随后把3D打印的体育场模型放进风洞进行空气动力学测试。这个风洞是花了七个月的时间设计和建造的，在这个地区也是独一份。”

这个创新系统毫无疑问是令人印象深刻的，因为它给科学家们提供了精确的信息，比如某一层座位的温度；以及在给定天气条件下，为了维持体育馆的温度有多少观众是合适的等等。Saud教授补充道：“为了降温，我们希望让最少量的外部热空气进入，并期望里面的空气呆在那里，我们可以改变风的方向并模拟体育场中不同的风向。”

到目前为止，科学家团队已经使用其新颖的技术测试了两座体育场——Al Bayt体育场和Al Wakrah体育场。如今，研究团队称，他们正在3D打印Al Thumama 体育场，并很快将测试它。

在开发这项技术过程中，卡塔尔大学还与交付和遗产最高委员会Supreme Committee for Delivery & Legacy）的技术交付办公室进行合作，而后者帮助将风洞试验结果用在对未来体育场馆的整体改进上。最高委员会副主席 Yasir Al Jamal解释说：“我们与卡塔尔大学团队做了大量的工作，最终改变了我们的场馆的空气动力学状况，这为我们带来了大量的节约。”

换句话说，通过测试建筑的空气动力学，工程师将能更好地优化建筑设计。例如，正如Yasir Al Jamal指出的，该技术可以用于帮助将建筑屋顶结构上的钢材数量降至最少，从而降低成本和减少对环境的影响。

据悉，这种新型的风洞，大部分都是在卡塔尔设计和制造的，而且它不止用于帮助设计和建造2022的世界杯赛场，也可以为其它项目服务，比如在比利时布鲁塞尔的足球场就用卡塔尔的这项技术来测试他们的一个模型。当然，热并不是比利时体育场需要解决的问题，卡塔尔大学的科学家们要测试的是该场馆里的风和雨，因便于尽量保持观众不被淋湿。