哈尔滨工业大学研究发现，雪花大小、风速和屋顶面积共同决定积雪载荷。新模型通过平均直径简化计算，提升了建筑结构安全评估的精度。
屋顶上积雪的演示：初始覆盖(左)和风后的重新分布(右)。
在寒冷地区，积雪载荷是建筑结构设计的核心因素，稍有不慎就可能导致屋顶坍塌。然而，传统的预测模型通常把雪视为一种颗粒大小均匀的物质，忽略了真实降雪中雪花大小不一的特性。2026年3月10日， Phys.org 介绍了哈尔滨工业大学的一项突破性研究，研究者通过模拟湍流和风力对不同尺寸雪花的影响，建立了一个更精准的积雪模型。
这项发表在《流体物理学》杂志上的研究由 Qingwen Zhang 及其团队完成。他们发现，雪花的个头对积雪厚度有显著影响。一般来说，较大的雪花颗粒更容易在屋顶形成深厚积雪。虽然高风速整体上会干扰积雪过程，降低积雪深度，但大颗粒雪花表现出了更强的抗风性，而小颗粒雪花则更容易被风卷走，难以在屋顶驻留。
研究中还有一个有趣的发现：屋顶的物理规模也会改变积雪的表现。较大的屋顶提供了更多的存储空间，积雪深度也随之增加，当雪花直径在0.5毫米左右时，这种效应最为显著。
为了验证这个数学模型，研究人员在风洞中使用了不同尺寸的硅基材料来模拟积雪过程。考虑到在大型工程模拟中计算每一种雪花尺寸的能耗极高，研究团队还提出了一个实用的捷径：使用雪花颗粒的算术平均直径作为等效参数。实验证明，这种方法在保证精度的同时，极大地提高了计算效率。
Qingwen Zhang 表示，忽视雪花的自然变异可能会导致在特定条件下低估积雪载荷，从而埋下安全隐患。这项研究不仅为物理学提供了新的见解，也为修订建筑规范和安全指南提供了实用工具。未来，哈尔滨工业大学的团队计划研究弧形、坡面等更复杂的现代建筑屋顶，让这一模型能够守护更多形状各异的建筑安全。
