Ecluses du canal de Panama

Contexte

Les écluses permettent aux bateaux de changer d’altitude lors de leur navigation sur un cours d’eau ou un canal. Durant les phases de montée/descente de grandes quantités d’eau sont déplacées dans un laps de temps minimum. Pour ne pas mettre en péril l’intégrité du bateau et de l’écluse, le déplacement du plan d’eau doit être une translation parfaite.

Le Canal de Panama ne fait pas exception à la règle : trois ensembles d’écluses, divisés en 6 étapes, amènent les navires du niveau du Pacifique au niveau du lac Gatun, puis de nouveau au niveau de l’Atlantique. Ces ouvrages sont monumentaux : chaque chambre mesure 33.5m de large, 320m de long et avec un dénivelé maximal de 25.9m, et mobilise 101 000 mètres cubes d’eau pour leur remplissage et leur vidange.

Objectif

Tout l’enjeu dans une écluse est de concevoir des circuits hydrauliques faisant transiter de grands débits et de la manière la plus équirépartie possible. En effet, un déséquilibre peut avoir des conséquences dramatiques, en provoquant une collision du bateau avec les murs ou les portes de l’écluse.

L’objectif pour OptiFluides est ici de modéliser ces circuits hydrauliques, permettant de valider le bon fonctionnement de l’écluse. Le modèle numérique fait intervenir ici différents types d’écoulements, à surface libre à l’interface entre l’eau, l’air et la coque du navire, et en charge dans le distributeur hydraulique.

Simulation et résultats

La modélisation hydraulique permet aussi de résoudre le bilan des forces s’appliquant au navire et de vérifier si un risque de collision avec le radier existe, et, le cas échéant, de proposer des modifications pour s’en prémunir.

OptiFluides réalise donc des modélisations hydrauliques 3D pour valider le dimensionnement de ces écluses, comme pour le cas du canal de Panama ici, et étudier les solutions qui pourraient s’avérer nécessaires.

Compte-tenu des enjeux du projet, une modélisation hybride a là aussi été effectuée : un modèle physique des écluses à l’échelle 1/30e a été réalisé dans le laboratoire hydraulique de la CNR, tandis qu’OptiFluides a travaillé sur les modèles numériques, leur validation par confrontation aux mesures, et l’extrapolation du modèle à l’échelle réelle.