本實用新型涉及公路隧道領域，尤其是一種公路隧道頂部豎井流場的顯示系統。

背景技術：

目前，頂部開口的城市淺埋公路隧道已經在我國多個城市的建設中應用。自這些隧道建成通車以來，隧道內的空氣質量得到了社會的廣泛好評，與常規的公路隧道形成了鮮明的對比。但是該類型隧道的設計和建設并沒有充分的理論依據和實驗支撐，對于隧道頂部開口處的通風機理也沒有系統的認識。而且，此類城市公路隧道還與現行的《公路隧道通風照明設計規范》(JTJ026.1-99)相沖突。

學者和工程師們對該類型隧道展開了進一步的研究。多數學者運用管流理論對該類型公路隧道的流場進行了理論研究。研究中，將公路隧道內隨機運動的車流假定為恒定持續的車流，將隧道內的流場假定為一維管流。研究認為，在頂部(或側壁)設有多處通風孔的單向公路隧道中，車輛運動產生的交通風力將在開孔處形成震蕩性的壓力波動。在壓力差的作用下，氣流會在隧道頂部開口處形成“呼吸”現象，從而使隧道內部空氣與外界得以反復交換。但是也有部分學者，對此“呼吸”現象持懷疑態度。公路隧道頂部開口處氣流的流動特性，特別是流動方向的判定是研究該類型公路隧道自然通風的基礎。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對氣體流動方向的判定問題，提出一種公路隧道頂部豎井流場的顯示系統。

本實用新型的技術方案是：

一種公路隧道頂部豎井流場的顯示系統，它包括模型隧道，模型隧道上設有若干個頂部開口，前述模型隧道及頂部開口均為透明結構，在模型隧道上各頂部開口的外側均設置透明敞口的示蹤氣體箱，各示蹤氣體箱上均設有進氣口，示蹤氣體箱內的示蹤氣體通過頂部開口與模型隧道內的空間聯通，示蹤氣體能夠自由流入或流出隧道，以顯示豎井流場。

本實用新型的各示蹤氣體箱的側壁底部均設有進氣口。

本實用新型的各頂部開口上均設有片狀激光器，用于對示蹤氣體進行照射以顯示豎井流場。

本實用新型的示蹤氣體采用微顆粒氣體懸浮物，前述微顆粒氣體懸浮物能夠在片狀激光下，顯示運動軌跡。

本實用新型的當頂部開口的長度為w，寬度為d，高度為h，示蹤氣體箱的長度為W，寬度為D，高度為H時，各尺寸應滿足如下關系式：W>3w；D>3d；H>3h。

本實用新型中，h＝h1+h2，h1是隧道的埋深，h2是頂部開口高出路面的高度。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的結構在具體應用時，能夠通過借助示蹤氣體和片狀激光，清晰地顯示出頂部開口處的氣流軌跡，判定頂部開口處氣流的流動方向。

附圖說明

圖1是公路隧道頂部豎井流場顯示系統側面構造示意圖。

圖2是公路隧道頂部豎井流場顯示系統橫截面構造示意圖。

圖3是公路隧道頂部豎井流場顯示效果圖。

其中：1、示蹤氣體箱；2、示蹤氣體；3、進氣口；4、頂部開口；5、模型隧道。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。

如圖1、2所示，一種公路隧道頂部豎井流場的顯示系統，它包括模型隧道5，模型隧道5上設有若干個頂部開口4，前述模型隧道5及頂部開口4均為透明結構，在模型隧道5上各頂部開口4的外側均設置透明敞口的示蹤氣體箱1，各示蹤氣體箱1上均設有進氣口3，示蹤氣體箱1內的示蹤氣體2通過頂部開口4與模型隧道5內的空間聯通，示蹤氣體2能夠自由流入或流出隧道，以顯示豎井流場。

本實用新型的示蹤氣體2采用微顆粒氣體懸浮物，各頂部開口4上均設有片狀激光器，用于對前述微顆粒氣體懸浮物進行照射以顯示運動軌跡，獲得豎井流場。

當頂部開口4的長度為w，寬度為d，高度為h，示蹤氣體箱1的長度為W，寬度為D，高度為H時，各尺寸應滿足如下關系式：W>3w；D>3d；H>3h；其中，h＝h1+h2，h1是隧道的埋深，h2是頂部開口高出路面的高度。

具體實施時：

在流場顯示前，先在示蹤氣體箱1內注滿示蹤氣體2，在模型隧道5內車輛開始運動后，保持示蹤氣體2的注入。調節示蹤氣體2的注入量，使其高度保持在頂部開口4高度的2倍即2h。調整頂部開口4上激光器的位置，使得片狀光層能顯示出隧道頂部開口4內的流場為宜。

之后進行隧道實驗，頂部開口4的外部的空氣會在隧道內車輛的運動下發生流動。示蹤氣體2隨空氣流動，在在片狀激光的照射下，可以清晰地顯示出頂部開口處氣流的流動軌跡。

本實用新型未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。