DEL130 Schroefstraalbelasting onderzoeksprogramma (SOP)

Geplaatst op: 29 maart 2021

Aanleiding van het project

Ervaringen met het ontwerp van bodembeschermingen volgens de bestaande ontwerprichtlijn hebben laten zien dat de richtlijn resulteert in een zwaardere bodembescherming dan noodzakelijk. Daarom heeft RWS een roadmap opgezet die moet resulteren in een nieuwe ontwerprichtlijn zodat optimaal gebruik gemaakt wordt van financiƫle middelen en grondstoffen t.b.v. bodembescherming. Omdat het om veel en zwaar materiaal gaat en over grote transportafstanden levert dit kostenbesparingen en voordelen voor het milieu op. Het PPS-project richt zich op het onderzoek dat noodzakelijk is voor het opstellen van de nieuwe richtlijn. Het opstellen van de richtlijn zelf valt buiten het PPS-project en wordt opgepakt door de CROW en de reeds opgericht CROW-werkgroep

Doel van het project

Het doel van het PPS-project is om de fysische processen in termen van stroomsnelheden van boegschroeven in relatie tot ontgronding en deze kennis toepasbaar te maken voor nieuwe ontwerprichtlijnen voor bodembeschermingen. Dit doen we door een combinatie van in-situ metingen, schaalmodelproeven en CFD berekeningen. In 2020 zijn er ware grootte proeven uitgevoerd naar de uitstroomsnelheden als gevolg van het gebruik van een boegschroef. In 2021 wordt het PPS budget gebruikt om deze dataset aan te vullen met schaalmodelproeven en CFD berekeningen. Op basis van de kennis die voortkomt uit de combinatie van de in-situ metingen, schaalmodelproeven en CFD-berekeningen kunnen de nieuwe ontwerprichtlijnen worden ontwikkeld.

Omschrijving van de activiteiten

We gaan schaalmodelproeven in combinatie met CFD berekeningen uitvoeren. De situaties zoals gemeten in het veld kunnen dienen als basis van de te beschouwen situaties, zodat een goede vergelijking gemaakt kan worden tussen full-scale, modelschaal en numerieke resultaten. In de schaalmodellen (uitgevoerd door Deltares) kunnen we PIV (Particle Image Velocimetry) technieken gebruiken om het gehele stroomveld te meten, zodat een goede validatie van de CFD berekeningen uitgevoerd kan worden. Dit maakt het uitvoeren van deze metingen een toevoeging op de eerder uitgevoerde schaalmodelproeven (in 2014). Naast stroomsnelheidmetingen doen we bollard pull metingen en wordt het koppel op de schroefas gemeten om de efficiency van de (model) schroef te kunnen vergelijken met de CFD resultaten en ware grootte. In de CFD berekeningen (uitgevoerd door MARIN) wordt allereerst geverifieerd of
de geproduceerde stuwkracht en het opgenomen vermogen overeenkomen met de gemeten waarden. Vervolgens worden de berekende in- en uitstroomsnelheden van de boegschroef en de drukken op de bodem vergeleken met de proeven.

Verwachte resultaten

Innovativiteit

Tot nu toe zijn er een aantal keren schaalmodelproeven en CFD berekeningen uitgevoerd naar de uitstroom snelheden en optredende drukken als gevolg van het gebruik van (boeg)schroeven. Er is aangetoond dat op diep water en zonder belemmeringen van kades of sluisdeuren de uitstroom van een schroef heel goed met CFD berekend kan worden en we de fysische processen voldoende begrijpen. Echter op ondiep water en in de buurt van een kade vinden we grote verschillen tussen de gemeten en berekende drukken en snelheden. Dit kan komen door de
methode van modelleren maar ook door aflopende caviterende of niet-caviterende wervels. Om de 3D stroompatronen te meten in de schaalmodellen maken we gebruik van de innovatieve meetmethode PIV (Particle Image Velocimetry).
Dergelijke metingen en onderzoek zijn nog nooit gedaan en daarom is dit onderzoek uniek.

Valorisatie

Rapportage modelproeven (Deltares) & CFD berekeningen (MARIN)
Wie gaat het gebruiken?
De resultaten worden gebruikt door de CROW om een nieuwe ontwerprichtlijn op te stellen. Deze richtlijn kan worden gebruikt door infrastructuurbeheerders (RWS, havenbedrijven) en aannemers om efficiƫntere & duurzamere bodembescherming te ontwerpen en aan te leggen.
Wie gaat ervoor zorgen en hoe?
De reeds opgerichte CROW werkgroep schroefstralen (met afgevaardigden van infrastructuurbeheerders, aannemers en kennisinstellingen) d.m.v. werkgroepbijeenkomsten en opstellen richtlijn.

Gezamenlijke publicatie in vakblad of journal over modelproeven en CFD berekeningen.
Wie gaat het gebruiken?
De waterbouwsector om de kennisbasis van bodembescherming verder te ontwikkelen.
Wie gaat ervoor zorgen en hoe?
Deltares en MARIN d.m.v. schrijven van publicatie in vakblad, journal of conference proceeding

Link naar projectresultaten…