1、雨噪声问题
在国家大剧院、国家游泳中心、国家体育馆等大跨度建筑的轻质屋盖设计中,雨噪声问题直接关系到建筑的使用功能,对轻质屋盖的雨噪声进行预测逐渐受到人们的关注。
对雨噪声问题研究最重要的是如何在实验条件下模拟实际的雨噪声,使得模拟雨滴撞击屋面状态的数据更符合实际。在ISO/CD140-18标准中推荐人工模拟暴雨时,降雨强度采用0.7mm/min,雨滴直径采用5mm,降雨末速度为7m/s。
对雨滴下落状态的研究,可以指导模拟降雨实验装置的设计。而在实验室条件下模拟雨滴下落状态,必须对雨滴末速度及其能量变化进行分析。
如图1.1为清华大学建筑物理实验室设计采用的模拟雨噪声实验装置。水管(排)穿孔滴出6mm左右直径的水滴,通过供水水箱水位高度调节滴水压力,控制雨量,在屋盖板下面的接收室(混响室)测量雨噪声。

图1.1模拟雨噪声实验装置示意图
2、雨滴的形成、下落及其状态
2.1、雨滴的形成
大气中的水蒸气在高空受冷凝结成小水点或小冰晶,小水点或小冰晶相互碰撞、并合,变得越来越大,当其重力大于空气浮力时,小水滴就开始下落,形成降雨。
2.2、雨滴的下落
雨滴在空气中下落时不仅受重力和浮力作用,还受空气阻力,并且空气阻力随速度增加而增加,当重力与阻力和浮力之和相等,雨滴将进入匀速运动状态。
根据理论计算,较大的雨滴(半径R>2mm)下落过程中所受阻力与速度V的平方成正比;较小的雨滴所受阻力则与V的正比。
粒径越大的雨滴降落末速度越大,落地冲量也越大,产生的雨噪声越大。6mm粒径时,落地时极限末速度可达10m/s左右[2]。作为人工模拟降雨,采用最大的雨滴粒径6mm模拟雨噪声最大的情况,雨强在0.5-2mm/min范围内调节。