1.一种寒区高速铁路隧道空气幕试验装置,其特征在于:包括围岩形成的隧道、用于阻隔隧道洞内外空气流动的风幕机和用于控制所述隧道地温的围岩地温控制装置,所述围岩置于制冷室内,所述围岩地温控制装置包括存水空间和水泵,所述存水空间设置于所述隧道外围,通过控制所述存水空间的水温控制所述隧道地温,通过控制所述制冷室温度来控制所述隧道的外界温度,能够模拟真实情况下外界空气温度;所述围岩内设有用于测试围岩纵向和径向温度分布的若干温度测试点,所述隧道洞内设有用于测试隧道内风速分布的若干风速测试点;
所述温度测试点在围岩的径向设置有5个测点,各测点设置于所述隧道的拱顶、左右拱腰和左右墙脚处的围岩内部;所述的5个测点均沿着隧道的轴向布置;
所述风幕机的喷口设置于隧道口,远离所述风幕机的隧道口安装有射流风机,所述射流风机为抽风式射流风机;
针对风幕机的各参数,采用控制变量法,利用温度测试点和风速测试点分别采集开启和关闭风幕机时,处于特定外界气温和围岩地温下的隧道的围岩温度和隧道洞内风速;风幕机的各参数包括喷口宽度、喷口角度、射流温度、射流速度、设置间隔和设置长度;
通过汇总并拟合分析温度测试点、风速测试点所反馈的试验数据,能够明确寒区高速铁路隧道在风幕机选定参数下的空气幕的湍流系数α、空气阻隔效率η和混合空气温度T1的试验值,并获得风幕机的各参数与空气幕阻隔效率η、混合空气温度T1之间的关系。
2.根据权利要求1所述的寒区高速铁路隧道空气幕试验装置,其特征在于:所述温度测试点沿所述隧道轴向方向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的寒区高速铁路隧道空气幕试验装置,其特征在于:所述围岩由沙子、重晶石、凡士林和石膏混合而成。
4.根据权利要求1所述的寒区高速铁路隧道空气幕试验装置,其特征在于:所述制冷室内安装有摄像装置和照明装置,所述摄像装置用于记录试验进展。
5.一种基于权利要求1所述的寒区高速铁路隧道空气幕试验装置的试验方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)通过调节制冷室和围岩地温控制装置,固定隧道外界气温和隧道地温,(2)采用控制变量法,固定风幕机的各参数,改变测试风幕机的喷口宽度,研究所述喷口宽度与空气幕阻隔效率之间的关系;所述各参数包括空气幕的喷口角度、射流温度、射流速度、设置间隔和设置长度,所述设置间隔为空气幕管道喷口之间的间隔距离,所述设置长度是指空气幕管道喷口在隧道内设置的总长度;
(3)按照步骤(2)依次研究其它参数与空气幕阻隔效率之间的关系;
(4)拟合分析试验数据明确寒区高速铁路隧道空气幕的湍流系数α、空气阻隔效率η和混合空气温度T1的试验值。