Schroefstralen in de sluiskolk – Vergelijking belasting op bodembescherming in CFD tussen tussen twee schroefstraal-schematiseringen

Om de levensduur van bestaande natte kunstwerken goed te kunnen beoordelen, moeten we onder andere kijken naar de belastingen op een kunstwerk, bijvoorbeeld belasting door schroefstralen. Hoe bepalen of berekenen we die? Is de geldende aanpak daarvoor nog adequaat, voor nu en voor de toekomst (inclusief ander gebruik)?

Propeller Outflow
Bij het ontwerpen van oever- en bodembeschermingen houden we rekening met de belasting die schroefstralen van schepen veroorzaken. De empirische formules die we gebruiken om die belasting te berekenen, zijn echter gebaseerd op modelonderzoek uit het verleden. Het is zeer de vraag of die nu nog toepasbaar zijn want de belasting op waterbodems en oevers door schroefstralen is toegenomen als gevolg van de grotere vermogens van schepen. Bovendien zorgen de grotere omvang en diepere ligging van schepen voor relatief kleinere afstanden tussen schroef en beschermende infrastructuur. Sinds 2017 werken we daarom aan een nieuwe gevalideerde ontwerpmethodiek met behulp van geavanceerde tools zoals Computational Fluid Dynamic (CFD) en doen we hiermee vergelijkend onderzoek.

Volledig draaiende schroef
In een CFD-berekening kan het schematiseren van de schroef, die bepalend is voor de stroombeelden, op twee manieren plaatsvinden. Een relatief eenvoudige en effectieve manier is het versnellen van het water ter plaatse van de schroefschijf (actuator-disk benadering). Het nadeel van deze wijze van schematiseren is dat geometrische details van de schroef niet worden meegenomen, terwijl die wel invloed kunnen hebben op het stroombeeld. En dus op de resulterende belasting van de bodembescherming. In dit onderzoek uit 2018 vergelijken we de resultaten van de actuator disk-benadering met de resultaten van een CFD-berekening waarin een volledig draaiende schroef is gemodelleerd.

Meer lezen?
Wilt u meer lezen over dit onderzoek? Download hieronder de volledige kennisbijdrage met samenvatting en verslag.