Hydraulische aspecten

Vlot en veilig nivelleren

Gedurende het nivelleren van schutsluizen ondervinden de schepen in de kolk krachten, die kunnen worden beperkt door trager te nivelleren. Daarmee worden wel de passagesnelheid en verkeerscapaciteit van de sluis verminderd. Om de krachten tijdens nivelleren in het ontwerp-stadium te kunnen voorspellen is het wenselijk om alternatieven te hebben voor kostbaar en onvoldoende snel aanpasbaar schaalmodel-onderzoek en/of complexe CFD-berekeningen.

  • Een alternatief voor schaalmodelonderzoek en CFD-berekeningen is de softwaretool LOCKFILL, dat de krachten op een schip in een sluiskolk tijdens het nivelleerproces kan voorspellen. In 2017 is een MSc studie uitgevoerd om de toepasbaarheid van LOCKFILL te verbreden en de nauwkeurigheid te verhogen. De centrale vraag was in hoeverre een schip in een sluis het stroombeeld voor het schip beïnvloedt en hoe de positie van het schip de langskrachten op het schip beïnvloedt. Download de notitie (met link naar de TU Delft repository). Parallel aan deze MSc studie zijn de programma’s LOCKFILL en VUL_SLUIS vergeleken met waterstandsmetingen die in het verleden zijn uitgevoerd in bestaande sluizen of schaalmodellen. Ook heeft een onderlinge vergelijking van beide programma’s plaatsgevonden, en zijn de bevindingen tussen WL Borgerhout en Deltares besproken. Download het rapport.

Hydraulische belastingen

Tijdens het gebruik ondervinden (onderdelen van) waterbouwkundige constructies allerlei hydraulische belastingen en belastingeffecten. Zo kunnen deuren en schuiven met onderstroom onderhevig zijn aan door stroming veroorzaakte trillingen, die (op den duur) catastrofale gevolgen kunnen hebben.

  • In 2017 is, parallel aan het onderzoek naar innovatieve materialen, een MSc studie gedaan naar trillingen van fibre-reinforced polymer sluisdeuren en -schuiven als gevolg van stroming. De resultaten zijn in een thesis samengevat. Download het rapport met presentatie.

  • Op basis van beschikbare literatuur is, ten behoeve van het hand-boek trillingen, een quickscan checklist voor trillingen opgesteld. Om de praktische toepasbaarheid hiervan te vergroten is in 2018 met 2D CFD-berekeningen voor enkele vaak voorkomende ontwerpen van hydraulische schuiven een verloop van de liftcoëfficiënt als functie van de schuifstand gegenereerd. Download het rapport.

  • In 2018 is ook verkennend onderzoek uitgevoerd naar de verticale krachten op een dubbelkerende sluisdeur op basis van deur-geometrie, waterdiepte en aankomend golfspectrum. Daarbij lag de nadruk op de golfbelasting (niet de respons van de deur); de Nieuwe Zeesluis bij IJmuiden is als case gebruikt. Download het rapport.

Hydraulische weerstand

De afvoercoëfficient is een maat voor de weerstand die stromend water ondervindt bij het passeren van een  (onderdeel van een) water-bouwkundige constructie, zoals een nivelleersysteem of een stuw.   

  • In 2015 is onderzoek gedaan naar de waarde van CFD om, bij verschillende openingspercentages en een constant waterstands-verschil over de sluisdeur, de afvoercoëfficient en het stroombeeld door (rinket)schuiven te simuleren. Download het rapport. De CFD-resultaten zijn daartoe vergeleken met resultaten uit experimenten in een stroomgoot, waarin stroombeelden in kaart zijn gebracht met EMS (ElektroMagnetische Snelheidsmeter) en PIV (Particle Image Velocimetry). Download het rapport.

  • Er is behoefte om voor de aankomende vervanging van de stuwen in de Maas een gevalideerd rekenmodel te hebben voor stuwen. In 2018 zijn als onderdeel van een studie CFD berekeningen gemaakt van stroming over een stuw, die met metingen (Bloemberg 2001) zijn vergeleken. Dowload het rapport.