[发明专利]用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置及方法

权利要求书

1.一种用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括隧道实验模型以及用于隧道实验模型内部通风的风机，其中：

所述隧道实验模型以实际工程隧道为参照，按比例缩制；

所述隧道实验模型由隧道主体和隧道拱顶构成，所述隧道拱顶下方设有与隧道主体滑动密封连接的风道板；

所述风道板下方设有用于支撑和调节风道板高度的调节机构，所述风道板与上方隧道实验模型部分合围构成的密封空间的断面面积为风道面积，可随风道板高度的变化而改变。

2.根据权利要求1所述的用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置，其特征在于，所述隧道实验模型参照实际工程隧道的纵向长度及断面周长，按比例缩制。

3.根据权利要求2所述的用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置，其特征在于，所述调节机构为液压千斤顶；所述风机为变频轴流风机，分别包括设置于隧道实验模型顶部一侧的送风机以及设置于隧道实验模型顶部另一侧的抽风机。

4.根据权利要求3所述的用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置，其特征在于，所述隧道实验模型采用高透光率及可弯曲的工程材料制成；所述风道板采用冷轧钢板制成，所述风道板厚度为2-5mm。

5.一种用于确定实际工程隧道通风系统中最小风道面积的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，以实际工程隧道通风系统为参照，按比例缩制权利要求1至4中任一所述的实验装置；

S2，确定实际工程隧道通风系统中的风机风量Q₁，根据公式计算隧道实验模型中，设置于隧道实验模型顶部一侧的送风机的风量Q₂；

S3，通过设置于隧道实验模型中风道板下方的调节机构改变风道板的高度，继而实现风道面积的改变，并记录相应风道面积下的风机余压P₂；

S4，根据步骤S3记录的与不同风道面积相对应的风机余压P₂，计算实际工程隧道通风系统中的实际风机余压P₁，计算公式如下：

其中，P₁为实际工程隧道通风系统中的风机余压，单位Pa；P₂为隧道实验模型中的风机余压，单位Pa；λ₁为实际工程隧道沿程阻力系数，无量纲常数；λ₂为隧道实验模型沿程阻力系数，无量纲常数；n₁为实际工程隧道和隧道实验模型的纵向长度比，无量纲常数；n₂为实际工程隧道和隧道实验模型的断面周长比，无量纲常数；

S5，根据步骤S4得到的计算结果，绘制不同风机余压P₁与相对应的实际工程隧道通风系统中的风道面积的关系曲线，并与设定的风机特性曲线进行关联，确定风机风量Q₁下的风道面积，即为实际工程隧道通风系统中，需确定的最小风道面积。

6.根据权利要求5所述的用于确定实际工程隧道通风系统中最小风道面积的方法，其特征在于，所述步骤S4中，λ₁的取值由实际工程隧道的材料性质决定；λ₂的取值由隧道实验模型的材料性质决定；步骤S5中，不同风机余压P₁所对应的实际工程隧道通风系统中的风道面积，根据隧道实验模型中对应的风道面积计算得到。