Numerical model of spherical particle saltation in a channel with a transversely tilted rough bed

0330620 - ÚH 2010 RIV SK eng J - Journal Article
Lukerchenko, Nikolay - Piatsevich, Siarhei - Chára, Zdeněk - Vlasák, Pavel
Numerical model of spherical particle saltation in a channel with a transversely tilted rough bed.
Journal of Hydrology and Hydromechanics. Roč. 57, č. 3 (2009), s. 182-190. ISSN 0042-790X. E-ISSN 1338-4333
R&D Projects: GA ČR GA103/06/1487
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20600510
Keywords : saltation * transversely tilted bed * particle-bed collision * particle sorting
Subject RIV: BK - Fluid Dynamics
Impact factor: 1.000, year: 2009

The paper deals with the spherical particle saltation in a channel with rough transversely tilted bed. Simulation is based on the 3D numerical model developed by the authors. It takes into account the translational and rotational particle motion. The stochastic method and the concept of a contact zone were used to determine a particle trajectory and its dependence on the bed lateral slope, particle diameter, and shear velocity. The effect of the bed lateral slope results in a deviation of the particle trajectory from the downstream direction. The particles trajectories were calculated and it was shown their random character. The centrelines of the bundle of trajectories can be approximated by the straight lines for low and moderate bed transverse slope. The deviation angle increases with increasing of the bed lateral slope, particle diameter and with decreasing the shear velocity. The particles can be sorted according to their size. An example of the particle sorting was calculated.

Studie popisuje numerickou simulaci saltačního pohybu kulovité částice v korytě s příčně skloněným drsným dnem založenou na autory vyvinutém 3D modelu saltačního pohybu kulovité částice, který počítá s translačním i rotačním pohybem částice. Pro výpočet trajektorie částice a její závislosti na příčném sklonu dna koryta, průměru částice a smykové rychlosti nosné kapaliny byla použita stochastická metoda a koncept kontaktní zóny. Vlivem příčného sklonu dna koryta dochází k odchylce trajektorie částice od směru proudu. Trajektorie částic s očátkem v jednom bodě byly vypočteny a bylo ukázáno, že trajektorie jsou náhodného charakteru a osa svazku trajektorií může být pro nízké a střední hodnoty příčného sklonu dna koryta aproximována přímkou. Vlivem příčného sklonu dna koryta může dojít k roztřídění částic podle velikosti. Bylo spočteno několik příkladů třídění, definováno kriterium třídění a určeny oblasti třídění podle velikosti částic a sklonu dna koryta.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0005482