本文由 Gwena?l CHEVALLET、Chloé CHENE、Antoine HALBARDIER 和 Franck RANGOGNIO，BRL工程師提供。

BRL Ingénierie 在大型液壓基礎(chǔ)設(shè)施方面擁有 60 多年的經(jīng)驗，是法國這一領(lǐng)域的領(lǐng)先公司。

建模前提

船閘的設(shè)計和相關(guān)的操作及管理是十分復雜的問題，在解決過程中通常使用以下方法：

• 實施起來可能很費力的縮放物理模型；

• 針對特定問題與計算相結(jié)合的經(jīng)驗方法；

• 一維瞬態(tài)水力研究來驗證是否符合平均速度、吃水線坡度和船閘定時間標準；

• 填充和排空閥門元件的 3D 穩(wěn)態(tài)液壓模型；

• 系泊問題的圖表或簡化計算方法；

• 運營商反饋。

BRL ingénierie 團隊在此項目中使用瞬態(tài) 3D CFD 水力分析并結(jié)合?CFD 軟件FLOW-3D滿足這些建模需求。

方法

塞納河Méricourt船閘的翻新和擴建項目旨在重建現(xiàn)有的船閘，因為它們呈現(xiàn)出明顯的結(jié)構(gòu)混亂，特別是船閘墻通過處的變形。該站點目前擁有兩個平行的功能船閘，一個具有160m容量的船閘室，另一個具有185m容量的船閘室。作為該項目范圍的一部分，客戶（Voies Navigables de France, VNF）旨在實現(xiàn)以下目標：

• 延長 160m 船閘以標準化船閘的容量，從而保護導航軸。此擴展將導致填充和排空量的增加；

• 安裝浮動護柱以替換現(xiàn)有的固定護柱；

• 更換下游閥門部件（2 個渡槽更換為 18 個閥門）；

• 隨著客戶提出需求進行不斷改變，即保持鎖定時間接近當前的 15 分鐘，同時符合每個系柱 250 至 300kN（25 至 30 噸）的最大力限制。

此處介紹的模型適用于船閘號。1 (L=185m, W=17m) 包括：

• 3D CAD 船閘幾何；

• 模流分析仿真工具FLOW-3D?瞬態(tài) 3D 水力模型，能夠模擬流動的多數(shù)復雜特性（靜止流、渦流、空氣夾帶、空化、水錘等）；

• FLOW-3D中的規(guī)定和耦合移動對象建模；

• Grand Rhénan 型船（ECMT 級 Va，L=110 m，w =11.4 m，容量 1500 至 3000 噸）

• 浮動護柱

• 耦合到流體：

• 根據(jù)管理指令規(guī)定上游渡槽閘門或下游閥門的運動。

• 將船只連接到系船柱的系泊模塊；

• 船與船閘壁之間的碰撞模塊。

結(jié)果

只要設(shè)置了邊界條件（前灣和后灣水位）并選擇了船舶的特性和系泊計劃，實施的模型能夠?qū)σ韵聴l件進行詳細評估：

• 給定管理指令的填充或排空循環(huán)的持續(xù)時間；

• 氣閘中流動的 3D 水力條件（主要是速度分布）；

• 在填充或排空循環(huán)期間系柱中傳遞的力。

根據(jù)模擬結(jié)果，可以優(yōu)化填充或排空管理指令，以便：

• 確保符合護柱中的最大力；

• 盡量減少鎖定時間的持續(xù)時間（大約 10 到 11 分鐘），同時尊重閥門組件的材料限制（特別是油路泵的運行速度范圍）。

結(jié)論

流體動力學軟件FLOW-3D?使評估與使用單個工具鎖定相關(guān)的設(shè)計和優(yōu)化策略（排空/填充時間、液壓負載、船上的力和浮動系柱上的力等）成為可能。 這是一種實踐的進步，這種方法適用于所有類型的船閘和所有類型的船只。

迄今為止進行的建模結(jié)果特別令人滿意，并且與使用圖表、簡化方法或基于操作員反饋的所有數(shù)量級計算保持一致（排空/填充規(guī)律、閥門的流量系數(shù)、系柱上的最大力、 ETC。）。

關(guān)于系柱上的力（基本尺寸參數(shù)），結(jié)果顯然與填充計劃、系泊線的自由長度及其剛度以及一般系泊計劃（系泊線的數(shù)量和位置）詳細參數(shù)有關(guān)，這些都包含在流體仿真分析軟件FLOW-3D模型中。

馬路科技作為FLOW-3D中國公司授權(quán)經(jīng)銷商，我們會提供了各種學習途徑，比如定期的培訓計劃、線上/線下的研討會和相關(guān)的鑄造展覽會，為用戶以及想了解和學習的人們提供專業(yè)的持續(xù)教育。