本文由 Gwenaël CHEVALLET、Chloé CHENE、Antoine HALBARDIER 和 Franck RANGOGNIO，BRL工程师提供。
BRL Ingénierie 在大型液压基础设施方面拥有 60 多年的经验，是法国这一领域的领先公司。
建模前提
船闸的设计和相关的操作及管理是十分复杂的问题，在解决过程中通常使用以下方法：
- 实施起来可能很费力的缩放物理模型；
- 针对特定问题与计算相结合的经验方法；
- 一维瞬态水力研究来验证是否符合平均速度、吃水线坡度和船闸定时间标准；
- 填充和排空阀门元件的 3D 稳态液压模型；
- 系泊问题的图表或简化计算方法；
- 运营商反馈。
BRL ingénierie 团队在此项目中使用瞬态 3D CFD 水力分析并结合 CFD 软件FLOW-3D满足这些建模需求。
方法
塞纳河Méricourt船闸的翻新和扩建项目旨在重建现有的船闸，因为它们呈现出明显的结构混乱，特别是船闸墙通过处的变形。该站点目前拥有两个平行的功能船闸，一个具有160m容量的船闸室，另一个具有185m容量的船闸室。作为该项目范围的一部分，客户（Voies Navigables de France, VNF）旨在实现以下目标：
- 延长 160m 船闸以标准化船闸的容量，从而保护导航轴。此扩展将导致填充和排空量的增加；
- 安装浮动护柱以替换现有的固定护柱；
- 更换下游阀门部件（2 个渡槽更换为 18 个阀门）；
- 随着客户提出需求进行不断改变，即保持锁定时间接近当前的 15 分钟，同时符合每个系柱 250 至 300kN（25 至 30 吨）的最大力限制。
结果
只要设置了边界条件（前湾和后湾水位）并选择了船舶的特性和系泊计划，实施的模型能够对以下条件进行详细评估：
- 给定管理指令的填充或排空循环的持续时间；
- 气闸中流动的 3D 水力条件（主要是速度分布）；
- 在填充或排空循环期间系柱中传递的力。
根据模拟结果，可以优化填充或排空管理指令，以便：
- 确保符合护柱中的最大力；
- 尽量减少锁定时间的持续时间（大约 10 到 11 分钟），同时尊重阀门组件的材料限制（特别是油路泵的运行速度范围）。
