CN104564122B - 一种带匝道的城市隧道通风试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带匝道的城市隧道通风试验装置，包括主隧道以及匝道，所述匝道通过柔性连接管与主隧道相连。本发明将主隧道与匝道之间通过柔性连接管连接，即可随时、任意地调整匝道与主隧道之间的夹角，从而在同一城市隧道通风试验装置中评价匝道角度对主隧道通风和排污的影响，不仅节约了模型的制作成本、缩短了制作周期，而且最大程度地降低了评价误差，保证评价结果的准确性。

Description

一种带匝道的城市隧道通风试验装置

技术领域

本发明涉及一种隧道通风试验装置，具体涉及一种带匝道的城市隧道通风试验装置。

背景技术

近年来，随着城市化进程加快，城市人口超饱和，建筑空间拥挤，城市绿化减少，交通压力越来越大，交通拥挤已成为我国众多城市的突出问题。为了解决城市交通拥挤问题，立体使用空间成为一个发展趋势，城市隧道作为地面道路的延伸和补充，因具有易于规划、建设工期短、建设成本低、便于与现有地面交通系统衔接、有效改善城市环境等特点而被广泛应用。国外已建有的大型城市隧道群如美国波士顿中央大道隧道、日本东京中央环线隧道、法国A86地下道路系统、以及马德里M30隧道群等工程已经作为城市道路重要的组成部分而进行统一规划，并能与城市内有轨交通、城市地面公路、市区外公路等众多交通系统相互协调工作，在缓解交通压力、节约城市土地、改善区域整体环境等方面发挥了显著的作用。在国内近年来也涌现出大量城市隧道，如上海延安东路隧道，杭州新城隧道，重庆嘉华大坪隧道，以及苏州南环路隧道，等等。

隧道是一个相对封闭的特殊路段，当车辆在隧道内行驶时，排放的废气(如CO、NO_x等)、烟雾和扬起的粉尘会在隧道内聚集，不仅影响隧道内通行人员的健康，而且会降低空气能见度，危及行车安全。为了将废气和烟雾等控制在容许的浓度限度内，必须采用机械通风的方法稀释污染物浓度，以维持隧道内的空气环境质量。但城市隧道的通风问题较其它隧道更为复杂。一方面，城市隧道多建在车流量大、人流密度大、建筑密集的城市中心地区，废气被隧道“收集”后集中在一个小范围内(如峒口、风塔或排风口等)排放，势必“额外”加重了该局部区域的污染。因此，如何通过高效、合理的通风设计以减小排污口局部区域的环境负担，在确保隧道内空气环境质量的同时，兼顾隧道外的局部区域环境，解决好城市隧道废气排放与大气环境影响、周围区域规划之间的矛盾，是城市隧道通风排污面临的一大技术难题。另一方面，城市隧道以缓解城市中心局部节点交通拥挤为主要目的，通过地面交叉口实现交通立体分流。因此往往设计有较长的设置独立射流风机的进、出口匝道。匝道的存在不仅使得原本简单的纵向通风串联系统变成复杂的串并联系统，更使得隧道内的空气流动由简单的定质量流演变为具有分汇流项的变质量流。此外，匝道在分流空气的同时，也分流了一部分隧道内的污染物，从而使得主线隧道出峒口和匝道出峒口的排污量难以确定。而现行隧道通风设计规范并未提供针对带匝道隧道串并联通风系统空气变质量流动和压力平衡特性的通风计算方法，这大大增加了城市隧道通风设计和运营控制的难度。而比尺模型试验无疑是回答并解决这些问题最直观和可靠的方法之一。

随着我国道路交通建设的迅速发展，城市隧道的建设规模及数量也越来越大，隧道通风对隧道内、外环境的影响极其重要，且隧道通风所耗费的电力占了隧道日常运行成本的一半以上。因此，对城市隧道通风规律的基础研究，具有重大的节能和环保意义，这需要大量的实验来总结规律。目前在城市隧道通风试验平台的搭建中，存在以下问题：

(1)鲜有涉及带有匝道的隧道通风实验平台，所以无法进行匝道角度对通风和排污的影响的实验；而匝道与主隧道之间的夹角，隧道匝道与主线的连接位置等因素，对流动的影响非常大。实际工程中，匝道可能以任意夹角连接于主线隧道的任意位置，而针对每个夹角设计一套实验平台的成本非常高，周期长，且不同的平台之间导致的误差大，不利于实验结果的比对。

(2)随季节的变化，隧道内部和外部的温差变化很大，并且，主隧道和匝道出口海高差不同，也会导致隧道内外的压力不同；同时，隧道外环境风向、风力的变化，对隧道内外背压的变化也非常大；不同的隧道出口在海拔高度上的变化，也会带来出口背压的影响；目前的实验平台没有能对出口背压对隧道内通风的影响进行模拟实验的。

(3)实验平台中普遍需要使用数量众多的风速传感器和压力传感器，以获得隧道内不同特征位置处的风速和压力变化，而这些传感器本身对试验隧道内空气流动的干扰非常大，必然在一定程度上影响实验结果。

发明内容

本发明提供了一种带匝道的城市隧道通风试验装置，以解决现有的隧道通风实验平台难以评价匝道角度对主隧道通风和排污的影响的问题。

一种带匝道的城市隧道通风试验装置，包括主隧道以及匝道，所述匝道通过柔性连接管与主隧道相连。

将主隧道与匝道之间通过柔性连接管连接，即可随时、任意地调整匝道与主隧道之间的夹角，从而在同一城市隧道通风试验装置中评价匝道角度对主隧道通风和排污的影响，不仅节约了模型的制作成本、缩短了制作周期，而且最大程度地降低了评价误差，保证评价结果的准确性。

本领域技术人员通常认为城市隧道通风试验装置中，隧道内表面的粗糙度对阻力损失的影响极其重要，所以必须用硬质材质做隧道主体，通过在隧道内表面黏贴砂纸来模拟其粗糙度。

但经本发明研究表明，匝道分叉口处的阻力损失以局部阻力损失为主，而局部阻力损失主要受主隧道与匝道的断面面积比和匝道分流比的影响，其次才受主隧道内表面粗糙度的影响，前者的影响比后者要大得多。

匝道的阻力特性是决定匝道分流能力的关键。其中，分叉口局部损失系数是影响阻力特性的关键，其主要受隧道断面结构形状、主隧道和匝道的断面面积比、匝道分流比等因素的影响。如此多的变量存在很难总结各个变量对整体的影响规律。我们通过大量实验表明，当主隧道的几何比尺λ_l在1:10～1:22之间、主隧道和匝道的断面面积比在1～3之间、匝道与主隧道的夹角在1°～90°范围内，分叉口局部损失系数会在0.05～6之间，可用缩小的实验平台模拟实际隧道。因此，本发明适用条件是实际隧道与实验平台的几何比尺为10<λ_l<22，主隧道与匝道的断面面积比为(1～3):1。

作为优选，所述柔性连接管采用橡胶材料制成，柔性连接管的内表面为光面。试验发现，当主隧道的几何比尺为10<λ_l<22时，若通风速率大于1m/s，光滑柔性连接管的沿程阻力系数在0.017～0.02之间。

作为进一步优选，所述柔性连接管的长度小于匝道长度的1/8。此时，柔性连接管对匝道阻力的影响占总压力损失的2％以内。作为进一步优选，所述柔性连接管内带有螺旋状的钢丝。如此不仅可以使柔性连接管保持固定形状，还使得柔性连接管对匝道阻力的影响较2％更小。

根据流体力学的原理，出口背压对隧道内流量分配、压力平衡都具有显著的影响。为研究隧道出口的压力变化对隧道通风的影响，所述主隧道和匝道的出口端均外接有背压管。通过调节背压管的长度实现隧道出口压力的变化，从而可以在各种不同的环境压力(背压)组合下进行实验，测试环境压力变化对隧道内通风情况的影响。

本发明中，所述主隧道上安装有沿主隧道长度方向分布的若干组传感器，每组传感器包括至少一个风速传感器和至少一个压力计。

在以往城市隧道通风试验装置的构建中，普遍认为主隧道的中轴面因其处在隧道结构的对称中心，使得该处的流体流动具有对称性，是传感器安装的最佳位置。但申请人发现，风速传感器和压力计的直径一般在0.5～1.5cm，在模型中所占的尺寸较大，尤其是当风速传感器和压力计在同一流线上排布时，会严重干扰主隧道中轴面上的流态分布，甚至产生卡门涡街，这使得的传感器测得的流速、压力数据有很大的误差，甚至得出错误的结论。

因此，本发明中，各风速传感器和压力计的采样区域处在主隧道断面的中心区域，且同属一组的风速传感器和压力计错位布置。错位布置使得风速传感器和压力计的区域在同一流线上不相重合。相邻两组传感器若安装距离较近，则相邻组的所有风速传感器和压力计的采样端均应错位布置。

申请人还发现，在城市隧道通风试验装置中，在湍流状态下，流体的速度剖面在离开壁面一段距离，超过流动边界层后，流体的速度、压力等物理参量非常接近。大量实验分析发现，只要离开壁面1/6*W(W为流道的宽度)后，传感器所测量到的数值基本接近。

因此，作为优选，所述中心区域的形状与主隧道断面形状相似，中心区域与主隧道断面的面积之比为1:(4～16)。作为进一步优选，中心区域与主隧道断面的面积之比为1:9。在该中心区域内，各传感器交错安装，保证采样区域在同一流线上不相重合，得到的测量结果是准确的，而且避免了因大量传感器都安装在中轴面上而影响中轴面上的流态。

本发明中，所述主隧道以及匝道上安装有若干射流喷嘴，每一射流喷嘴均包括用于向隧道(包括主隧道和匝道，下同)内送风的射流管组以及用于将隧道内空气排出的抽气管组；

同一射流喷嘴中，所述射流管组和抽气管组在隧道内的开口水平相背设置。

该射流喷嘴用于模拟实际隧道中的射流风机，其尺寸为实际射流风机按几何比尺λ_l的缩小。通过射流管喷射出的高速气流的射流诱导增压作用，带动整个模型隧道内空气流动，形成沿隧道延伸方向的纵向风流。

作为优选，所述抽气管组包括抽气总管以及接入抽气总管的至少两根抽气支管，抽气总管与外置的高压离心风机的进气管相连，抽气支管的进气端伸入隧道内；

所述射流管组包括射流总管以及接入射流总管的至少两根射流支管，射流总管与外置的高压离心风机的出气管相连，射流支管的出气端伸入隧道内。

作为进一步优选，各抽气支管和各射流支管上均安装有调节阀。通过更改调节阀的开度，确保各射流支管和抽气支管的风量一致(及风速一致)。同时，连接抽气管和射流管的高压离心风机由变频控制器控制，通过调节运行频率使射流支管喷射出不同流速的气体，从而控制模型隧道内的空气流速。

本发明的隧道通风试验装置中还设有示踪气体跟踪机构，所述示踪气体跟踪机构包括：

示踪气体发生单元，其示踪气体出口与主隧道的入口端相通，以二氧化钛作为示踪气体模拟隧道内的污染物运动；

示踪气体检测单元，用于定量获取隧道内的污染物浓度分布。

为便于观察，隧道的一个壁面采用透明材质制成。二氧化钛是无毒、不燃、直径约1μm的白色烟粒，不仅能使流动可视化，通过隧道的透明壁面即可直接观察示踪气体的流动和扩散规律；而且通过红外光透射原理或图像识别等方式即可获得TiO₂微粒在隧道内的浓度分布，不必采用接触式检测手段，避免对隧道内的流场产生影响。

本发明中，所述示踪气体发生单元包括依次连通的第一反应瓶、第二反应瓶、第三反应瓶；所述第一反应瓶中装有水，所述第二反应瓶中装有四氯化钛，所述第三反应瓶设有示踪气体输出管；各反应瓶分别通过对应的载气输入管与氮气源相连通。

作为优选，所述载气输入管分别插入对应反应瓶的液面以下。本发明以N₂为载气，从第一反应瓶中携带水蒸气进入第二反应瓶，在第二反应瓶的液面以上空间内与携带TiCL₄的N₂混合，发生如下反应：

TiCL₄+2H₂O＝TiO₂+4HCl。

反应生成的TiO₂微粒仍旧被N₂带入第三反应瓶中，被第三反应瓶中的N₂稀释后，经示踪气体输出管排出，进入主隧道。

实验表明，以N₂为载气时，生成的TiO₂微粒的直径小于2μm，做示踪颗粒时可以较精确的反应气体流动形态。

为了进一步控制反应速率，在TiCL₄中加入CCl₄。另外，CCl₄还可以起到溶解固态沉积物与减小烟流流动阻力的作用。

采用TiO₂发烟法使气体流动可视化，成功的关键在于示踪气体发生单元产生的烟流质量，烟太淡(即TiO₂浓度太低)，则烟粒在片光照射下散射光较弱；烟太浓(即TiO₂浓度太高)，则流线不明显，两者都不利于观察或拍摄流动图像。

因此，作为优选，所述载气输入管上安装有阀门和流量计。通过调节阀门的开度，控制N₂的流量，可以调节反应速率和第三反应瓶中TiO₂微粒的浓度，以达到合适的示踪效果。

本发明中，所述示踪气体检测单元包括：

安装在隧道侧壁上且相互配合的红外线发射器和红外探测器；

用于接收红外探测器的输出信号并对该输出信号进行处理的数据采集模块。

示踪气体检测单元可以根据需要，在隧道的多个预设位置上安装。工作时，由红外线发射器发射的红外线穿透烟雾后被红外探测器接收，接收到的信号经数模转换后，经由数据采集模块处理后，就可以得到隧道内该处烟雾浓度的数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明将主隧道与匝道之间通过柔性连接管连接，即可随时、任意地调整匝道与主隧道之间的夹角，从而在同一城市隧道通风试验装置中评价匝道角度对主隧道通风和排污的影响，不仅节约了模型的制作成本、缩短了制作周期，而且最大程度地降低了评价误差，保证评价结果的准确性；

(2)本发明主隧道的几何比尺为10<λ_l<22，主隧道与匝道的断面面积比为(1～3):1，以控制分叉口局部损失系数在较小范围内；

(3)本发明在隧道的出口端外接背压管，通过调节背压管的长度实现隧道出口压力的变化，从而可以在各种不同的环境压力组合下进行实验，模拟在不同环境压力下隧道内气流运动的特征和规律，增大了本隧道通风试验装置的适用范围；

(4)本发明中，各风速传感器和压力计的采样区域处在主隧道断面的中心区域，且同属一组的风速传感器和压力计错位布置，中心区域与主隧道断面的面积之比为1:(4～16)；在该中心区域内，各传感器交错安装，保证采样区域在同一流线上不相重合，得到的测量结果是准确的，而且避免了因大量传感器都安装在中轴面上而影响中轴面上的流态；

(5)本发明在沿模型隧道延伸方向安装射流喷嘴，在各抽气支管和各射流支管上均安装有调节阀，通过更改调节阀的开度，确保各射流支管和抽气支管的风量一致(及风速一致)；同时，连接抽气管和射流管的高压离心风机由变频控制器控制，通过调节运行频率使射流支管喷射出不同流速的气体，从而控制模型隧道内的空气流速；

(6)本发明以TiO₂微粒作为示踪气体，并且隧道的其中一个壁面采用透明材质制成，二氧化钛是无毒、不燃、直径约1μm的白色烟粒，一方面，方便试验人员直接对隧道内的空气流动形态或污染物扩散规律进行观察，从而实现流场可视化；另一方面，利用本发明的示踪气体检测单元即可获得TiO₂微粒在模型隧道内的浓度分布，不必采用接触式检测手段，避免对隧道内的流场产生影响，而且还保证了试验过程中实验人员的安全。

附图说明

图1为本实施例一种带匝道的城市隧道通风试验装置的结构示意图；

图2为图1中射流喷嘴的结构示意图；

图3为图2中抽气管组的结构示意图；

图4为图2中射流管组的结构示意图；

图5为图2中射流喷嘴在另一视角下的结构示意图；

图6为图1中风速传感器和压力计的安装示意图；

图7为图1中示踪气体发生单元的结构示意图；

图8为图1中示踪气体检测单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例一种带匝道的城市隧道通风试验装置，该城市隧道通风试验装置的原型是杭州市西湖区紫金港隧道，主隧道全长2150m，A匝道隧道全长704m，接地U型槽长186m；B匝道隧道全长560m，接地U型槽长186m；C匝道隧道全长159m，接地U型槽长130m。主隧道横断面为单箱双室矩型断面，净高5.5m、净宽9.75m，其中安装风机断面结构净高为6.7m。匝道净高与主隧道一致，净宽7.5m，内壁面使用的是粗糙的混凝土表面。

本实施例的城市隧道通风试验装置，包括主隧道1和匝道2，主隧道1和匝道2均是采用铸铁板(厚度在2mm±0.2mm)通过分段预制、加工拼接而成的，主要由直段11、变截面段12和弯段13这三种部件组装而成。各分段之间采用法兰口连接，连接处加入厚度为4mm的橡胶垫圈以保证气密性，最后用Φ10螺母进行固定并加涂一层玻璃胶。

每个分段都在同一侧留有窗口，通过Φ6内六角螺母加装垫圈并安装有机玻璃15(购自杭州长城机电市场，厚度为4mm)，最后采用玻璃胶将其连接处进行密封，其作用是实现气体在隧道模型内的流动可视化。

除安装有机玻璃15的壁面外，各分段的其他三个内壁面均黏贴砂纸，以模拟实际隧道内壁面的粗糙度。本实施例中，根据实际隧道壁面的材质及特征选择砂纸的当量粗糙度；实际隧道壁面的材质及特征与砂纸当量粗糙度的对应关系见表1。

表1

本实施例中，采用的砂纸当量粗糙度为0.45。

主隧道1和匝道2的结构与实际尺寸相对应，几何比尺为20。其中，直段11为2m长的标准件，主隧道1的横截面尺寸为0.4875m×0.355m，匝道2的横截面尺寸为0.375m×0.355m；弯段13的弧度与实际尺寸一致；变截面段12长度为8m。

主隧道1和匝道2之间通过柔性连接管16连接，以便随时、任意地调整主隧道1和匝道2之间的夹角，满足不同试验需要。

本实施例中，该柔性连接管16采用有弹性的橡胶材料制成。并且，柔性连接管16的内表面为光面，以减少柔性连接管16的沿程阻力系数；柔性连接管16内带有螺旋状的钢丝(图中省略)，以保证柔性连接管16保持一定的形状；柔性连接管16的长度为匝道2长度的1/16，以减少柔性连接管16对匝道2阻力的影响。

由图1可见，沿隧道延伸方向均匀安装有若干射流喷嘴3，射流喷嘴3的结构如图2所示。

由图2可见，射流喷嘴3包括用于向隧道内送风的射流管组32以及用于将隧道内空气排出的抽气管组31；同一射流喷嘴3中，射流管组32和抽气管组31在隧道内的开口水平相背设置。通过射流管组32喷射出的高速气流的射流诱导增压作用，带动整个隧道内空气流动，形成沿隧道延伸方向的纵向风流。

其中，抽气管组31包括抽气总管311以及接入抽气总管311的三根抽气支管312，抽气总管311与外置的高压离心风机4的进气管相连，抽气支管312的进气端伸入隧道内；射流管组32包括射流总管321以及接入射流总管321的三根射流支管322，射流总管321与外置的高压离心风机4的出气管相连，射流支管322的出气端伸入隧道内。并且，每一抽气支管312和射流支管322的出气端均安装有风机34，每一抽气支管312和射流支管322上均安装有调节阀33。

为保持均匀出风，在射流总管321的弯头处安装有无动力风扇(图中省略)。

射流喷嘴3的作用是模拟实际隧道的射流通风方式，安装时，在主隧道1和匝道2的安装位置上加入橡胶垫圈，并用Φ6内六角螺母固定，固定完成后将调节阀33调节至合适位置后用标签纸记录其位置。

根据原型中射流风机的筒身长度(4m)和直径(0.71m)，本实施例中射流支管322和抽气支管312的内径均为0.0355m，相邻射流支管322、相邻抽气支管312之间相距0.2m，射流支管322的出气端、抽气支管312的进气端与隧道顶面之间的距离为0.05m。

高压离心风机4采用台湾升鸿高压离心风机，其主要参数见表2。

表2

高压离心风机4由变频控制器10控制，通过调节运行频率使射流支管322喷射出不同流速的气体，从而控制隧道内的空气流速。

由图1可见，主隧道1和匝道2的出口端外接有背压管5(即为一段管径比主隧道断面小的塑料软管)，通过调节背压管5的长度，即可实现整个隧道出口压力的变化，从而可以在各种不同的环境压力组合下进行实验，测试环境压力变化对隧道内通风情况的影响。

背压管5的管径D(米)通过式(1)计算：

背压管5的长度由式空(2气)密确度定：

其中，ΔP_r表示背压值；λ表示沿程阻力系数；L表示背压管的长度，米；ρ表示空气密度，取1.2kg/m³；V表示速度，D表示背压管的管径。

本实施例中，背压管5的直径为100mm，期望的背压值为20Pa，根据式(2)可以得到背压管5的长度0.7m。

如图3所示，结合图1可见，主隧道1上安装有沿主隧道1长度方向分布的若干组传感器(匝道2上也安装有沿匝道2长度方向分布的若干组传感器)，本实施例中，每组传感器包括一个风速传感器7和一个压力计8；其作用是测量隧道内风速、压力的变化。

各风速传感器7和压力计8的采样区域处在主隧道1(或匝道2)断面的中心区域，且同属一组的风速传感器7和压力计8错位布置。本实施例中，中心区域与主隧道1(或匝道2)断面的面积之比为1:9。

由图3可见，风速传感器7和压力计8均是通过固定法兰装置14布设在隧道模型段预留的测试孔位中的，固定法兰装置14通过螺栓与主隧道1(或匝道2)相固定。

安装完成后，将所有的传感器通过LabVIEW软件编写程序与NI-9208型电流输入模块配合进行数据采集。为确保测量系统的可靠性和精度，利用浙江大学能源与动力国家级实验示范中心的毕托管测试实验台对本测量系统进行校核和标定。

本实施例中，风速传感器7选用杭州集力科技有限公司销售的WD4110系列风速传感器，其产品技术参数为：

最小/最大风速：0～70m/s，精度1％FS；工作温度：0～40℃；

压力计8选用淄博西创测控技术开发有限公司销售的MC2070系列差压变送器，其产品技术参数为：

测量范围：200pa；

长期稳定性：小于0.3％FS/年；

工作温度：-30～70℃。

由图1可见，本实施例的试验装置中还设有示踪气体跟踪机构，该示踪气体跟踪机构包括：

示踪气体发生单元6，其示踪气体出口与主隧道1的入口端相通，以二氧化钛作为示踪气体模拟隧道内的污染物运动；

示踪气体检测单元9，安装在主隧道1和匝道2的多个预设位置上，用于定量获取隧道内的污染物浓度分布。

二氧化钛是无毒、不燃、直径约1μm的白色烟粒，不仅能使流动可视化，通过隧道的透明壁面即可直接观察示踪气体的流动和扩散规律；而且通过红外光透射原理或图像识别等方式即可获得TiO₂微粒在隧道内的浓度分布，不必采用接触式检测手段，避免对隧道内的流场产生影响。

由图4可见，示踪气体发生单元6包括依次连通的第一反应瓶61、第二反应瓶62、第三反应瓶63；第一反应瓶61中装有水，第二反应瓶62中装有TiCL₄和CCl₄混合液，第三反应瓶63设有示踪气体输出管64；各反应瓶分别通过对应的载气输入管65与氮气源(图中省略)相连通，各载气输入管65上均安装有阀门67和流量计66，且分别插入对应反应瓶的液面以下。

示踪气体的发生过程如下：以N₂为载气，从第一反应瓶61中携带水蒸气进入第二反应瓶62，在第二反应瓶62的液面以上空间内与携带TiCL₄的N₂混合，发生如下反应：

TiCL₄+2H₂O＝TiO₂+4HCl。

反应生成的TiO₂微粒仍旧被N₂带入第三反应瓶63中，被第三反应瓶63中的N₂稀释后，经示踪气体输出管64排出，进入主隧道1。

通过调节阀门67的开度，控制N₂的流量，可以调节反应速率和第三反应瓶中TiO₂微粒的浓度，以达到合适的示踪效果。

由图5可见，示踪气体检测单元9包括：

安装在隧道侧壁上且相互配合的红外线发射器91和红外探测器92；

电源模块93；用于接收红外探测器92的输出信号并对该输出信号进行处理的数据采集模块94。

示踪气体检测单元9可以根据需要在隧道的多个预设位置上安装。工作时，由红外线发射器91发射的红外线穿透烟雾后被红外探测器92接收，接收到的信号经数模转换后，经由数据采集模块94处理后，就可以得到隧道内该处烟雾浓度的数据。

Claims (8)

1.一种带匝道的城市隧道通风试验装置，包括主隧道以及匝道，其特征在于，所述匝道通过柔性连接管与主隧道相连；

主隧道的几何比尺为10<λ_l<22，主隧道与匝道的断面面积比为(1～3):1；

所述柔性连接管采用橡胶材料制成，柔性连接管的内表面为光面；柔性连接管内带有螺旋状的钢丝。

2.如权利要求1所述带匝道的城市隧道通风试验装置，其特征在于，所述柔性连接管的长度小于匝道长度的1/8。

3.如权利要求1所述带匝道的城市隧道通风试验装置，其特征在于，所述主隧道和匝道的出口端均外接有背压管。

4.如权利要求1所述带匝道的城市隧道通风试验装置，其特征在于，所述主隧道上安装有沿主隧道长度方向分布的若干组传感器，每组传感器包括至少一个风速传感器和至少一个压力计。

5.如权利要求4所述带匝道的城市隧道通风试验装置，其特征在于，各风速传感器和压力计的采样区域处在主隧道断面的中心区域，且同属一组的风速传感器和压力计错位布置。

6.如权利要求5所述带匝道的城市隧道通风试验装置，其特征在于，所述中心区域的形状与主隧道断面形状相似，中心区域与主隧道断面的面积之比为1:(4～16)。

7.如权利要求1所述带匝道的城市隧道通风试验装置，其特征在于，所述主隧道以及匝道上安装有若干射流喷嘴，每一射流喷嘴均包括用于向隧道内送风的射流管组以及用于将隧道内空气排出的抽气管组；

同一射流喷嘴中，所述射流管组和抽气管组在隧道内的开口水平相背设置。

8.如权利要求1所述带匝道的城市隧道通风试验装置，其特征在于，还设有示踪气体跟踪机构，所述示踪气体跟踪机构包括：

示踪气体发生单元，其示踪气体出口与主隧道的入口端相通，以二氧化钛作为示踪气体模拟模型隧道内的污染物运动；

示踪气体检测单元，用于定量获取模型隧道内的污染物浓度分布。