公路隧道顶部竖井流场的显示系统的制作方法

本实用新型涉及公路隧道领域，尤其是一种公路隧道顶部竖井流场的显示系统。

背景技术：

目前，顶部开口的城市浅埋公路隧道已经在我国多个城市的建设中应用。自这些隧道建成通车以来，隧道内的空气质量得到了社会的广泛好评，与常规的公路隧道形成了鲜明的对比。但是该类型隧道的设计和建设并没有充分的理论依据和实验支撑，对于隧道顶部开口处的通风机理也没有系统的认识。而且，此类城市公路隧道还与现行的《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-99)相冲突。

学者和工程师们对该类型隧道展开了进一步的研究。多数学者运用管流理论对该类型公路隧道的流场进行了理论研究。研究中，将公路隧道内随机运动的车流假定为恒定持续的车流，将隧道内的流场假定为一维管流。研究认为，在顶部(或侧壁)设有多处通风孔的单向公路隧道中，车辆运动产生的交通风力将在开孔处形成震荡性的压力波动。在压力差的作用下，气流会在隧道顶部开口处形成“呼吸”现象，从而使隧道内部空气与外界得以反复交换。但是也有部分学者，对此“呼吸”现象持怀疑态度。公路隧道顶部开口处气流的流动特性，特别是流动方向的判定是研究该类型公路隧道自然通风的基础。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对气体流动方向的判定问题，提出一种公路隧道顶部竖井流场的显示系统。

本实用新型的技术方案是：

一种公路隧道顶部竖井流场的显示系统，它包括模型隧道，模型隧道上设有若干个顶部开口，前述模型隧道及顶部开口均为透明结构，在模型隧道上各顶部开口的外侧均设置透明敞口的示踪气体箱，各示踪气体箱上均设有进气口，示踪气体箱内的示踪气体通过顶部开口与模型隧道内的空间联通，示踪气体能够自由流入或流出隧道，以显示竖井流场。

本实用新型的各示踪气体箱的侧壁底部均设有进气口。

本实用新型的各顶部开口上均设有片状激光器，用于对示踪气体进行照射以显示竖井流场。

本实用新型的示踪气体采用微颗粒气体悬浮物，前述微颗粒气体悬浮物能够在片状激光下，显示运动轨迹。

本实用新型的当顶部开口的长度为w，宽度为d，高度为h，示踪气体箱的长度为W，宽度为D，高度为H时，各尺寸应满足如下关系式：W>3w；D>3d；H>3h。

本实用新型中，h＝h1+h2，h1是隧道的埋深，h2是顶部开口高出路面的高度。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的结构在具体应用时，能够通过借助示踪气体和片状激光，清晰地显示出顶部开口处的气流轨迹，判定顶部开口处气流的流动方向。

附图说明

图1是公路隧道顶部竖井流场显示系统侧面构造示意图。

图2是公路隧道顶部竖井流场显示系统横截面构造示意图。

图3是公路隧道顶部竖井流场显示效果图。

其中：1、示踪气体箱；2、示踪气体；3、进气口；4、顶部开口；5、模型隧道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1、2所示，一种公路隧道顶部竖井流场的显示系统，它包括模型隧道5，模型隧道5上设有若干个顶部开口4，前述模型隧道5及顶部开口4均为透明结构，在模型隧道5上各顶部开口4的外侧均设置透明敞口的示踪气体箱1，各示踪气体箱1上均设有进气口3，示踪气体箱1内的示踪气体2通过顶部开口4与模型隧道5内的空间联通，示踪气体2能够自由流入或流出隧道，以显示竖井流场。

本实用新型的示踪气体2采用微颗粒气体悬浮物，各顶部开口4上均设有片状激光器，用于对前述微颗粒气体悬浮物进行照射以显示运动轨迹，获得竖井流场。

当顶部开口4的长度为w，宽度为d，高度为h，示踪气体箱1的长度为W，宽度为D，高度为H时，各尺寸应满足如下关系式：W>3w；D>3d；H>3h；其中，h＝h1+h2，h1是隧道的埋深，h2是顶部开口高出路面的高度。

具体实施时：

在流场显示前，先在示踪气体箱1内注满示踪气体2，在模型隧道5内车辆开始运动后，保持示踪气体2的注入。调节示踪气体2的注入量，使其高度保持在顶部开口4高度的2倍即2h。调整顶部开口4上激光器的位置，使得片状光层能显示出隧道顶部开口4内的流场为宜。

之后进行隧道实验，顶部开口4的外部的空气会在隧道内车辆的运动下发生流动。示踪气体2随空气流动，在在片状激光的照射下，可以清晰地显示出顶部开口处气流的流动轨迹。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。