Klimatický aerodynamický tunel „Čeněk Strouhal“

Vítr je jedním z faktorů, který z hlediska škod na infrastruktuře i škod vyjádřených pojišťovacími domy hraje významnou roli, dokonce významnější, než má zemětřesení.

Aerodynamických tunelů je ve světě poměrně mnoho, jsou však zaměřeny především na aeronautický a automobilový průmysl. Ty se od tunelů pro stavební praxi liší technickými detaily, provozními rychlostmi větru nebo jednotlivými parametry proudu, jako je třeba turbulence. Stavební aerodynamické tunely, kterých je méně, jsou budovány tak, aby bylo možné vytvořit tzv. atmosférickou mezní vrstvu, do které jsou konstrukce či urbanistické celky v určitém měřítku umístěny. Ústav teoretické a aplikované mechaniky (ÚTAM) a oddělení dynamiky se působením větru na konstrukce zabývá již od šedesátých let 20. století, s průkopnickými pracemi profesorů Nováka, Pirnera a Fischera.

V lednu 2013 byl na pracovišti v Telči zprovozněn aerodynamický tunel, který nese jméno významného českého fyzika Čeňka Strouhala. Byl vybudován v letech 2011–2012 v rámci výstavby Centra excelence Telč, jež s podporou strukturálních fondů EU vybudoval Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR. Cíle projektu vycházely z potřeb současného výzkumu i praxe: vybudovat specializovanou experimentální laboratoř vybavenou klimatickým tunelem se systémem měření aerodynamických a klimatických vlivů na stavební konstrukce a památky; vytvořit součást evropské výzkumné infrastruktury v rámci Evropského výzkumného prostoru; vytvořit další centrum výuky studentů i v rámci evropských výukových programů a výchovy vědeckých pracovníků. Aerodynamická laboratoř sídlí v jednom z pavilonů centra.

Tunel je uzavřený ovál; část, která je základem pro klimatickou sekci, je vestavěna do suterénu přímo, druhou tvoří vestavěný ocelový tubus (v něm se budou především provádět aerodynamická měření). Základním vybavením tunelu je 200kW ventilátor, jenž vyrábí vítr o rychlosti až 180 km/h. Tunel je vybaven mechanickými, horkodrátkovými i optickými snímači a vysoce vyvinutým systémem optického zobrazování proudu s využitím trasovacích částic. Tunel je též opatřen simulátory klimatických vlivů, tedy především tepelným výměníkem pro cyklické změny teplot. Minimální prostorová teplota klesá až k –10 °C.

V klimatické části se provádějí zejména experimenty týkající se výzkumu v oblasti inženýrských problémů ve stavebnictví, architektuře, památkové péči a v jiných oblastech, kde se sledují účinky větru spolu s dalšími faktory, jako je mráz, sálavé teplo a déšť. Klimatická část je obdélníkového průřezu 2,5 m (šířka) × 3,9 m (výška) s délkou 9 m. V této části je možné dosáhnout rychlosti větru až 18 m/s. Intenzita deště spolu s velikostí kapek je regulována tak, aby byly simulovány podmínky odpovídající mrholení nebo hustému dešti. K dispozici je rovněž radiační systém se čtyřmi infračervenými lampami s celkovým výkonem 8 kW a maximálním úhlem 60°. Výkon je regulován v plném rozsahu a v případě potřeby je možné využít jen jednu lampu.

V aerodynamické části tunelu se řeší problémy především spojené s určováním zatížení konstrukcí od větru, které se s velkou přesností modeluje na menších replikách vysokých budov, stadionů nebo mostů. Studují se rovněž vlivy proudění vzduchu na dynamickou stabilitu konstrukcí, problémy aero-elastické odezvy konstrukce a zkoumá se proudění větru v zástavbě či v otevřeném terénu s cílem stanovit rozptyl škodlivin nebo analyzovat komfort chodců. Řeší se difuze, rozptyl znečišťujících látek, vliv proudění na tepelné ztráty budov a větrání a též účinky na dopravní infrastrukturu. Pracovní prostor aerodynamické sekce má obdélníkový průřez 1,9 (šířka) × 1,8 m (výška). Celková délka aerodynamické části je 11 m včetně části pro vývoj turbulentní mezní vrstvy. Simulace mezní vrstvy atmosféry s požadovanými charakteristikami vychází z použití prvků, jako jsou mříže, výměnné generátory turbulence, bariéry a podlahové desky s různou drsností. Rozsah rychlosti větru v prázdné pracovní sekci je 1–33 m/s.