Analysis of Granular-Liquid Channel Flows based on Kinetic Theory Approach
Project goals
Layered-structure flows transporting grains in collisional regime above erodible bed emerge in geomorphological processes including severe geomorphic flows or soil flowslides. Industrial applications include slurry conveying in launders and pipes. The collisional grain flows have attracted a great deal of research attention in recent years. The proposed project focuses on a theoretical and experimental determination of the internal structure of the open-channel flow with the transport layer of colliding particles and its impact on open channel capacity. The internal structure is described by vertical distributions of local velocity and concentration in flowing mixture. Measurements of vertical profiles of liquid velocities and solids concentrations will be carried out in a laboratory tilting flume. Kinetic theory for collisional grain flow will be used as a basis for a theoretical description of steady uniform layered-structure flow. The investigation will result in a detailed description of an internal structure of collisional grain flow and a development of a mathematical model.
Keywords
channel morphologysedimenttransportfloodslurryhydraulic conveyingvelocity distributionconcentration distributionkinetic theoryinternal structureparticle collisionsteep flowflumeexperiment
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta stavební
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
16-21421S
Alternative language
Project name in Czech
Analýza stratifikovaného proudění s volnou hladinou založená na kinetické teorii zrnitých směsí
Annotation in Czech
Stratifikované proudění s transportní vrstvou tvořenou kolidujícími pevnými částicemi se vyskytuje v přírodních i průmyslových procesech a v poslední době je předmětem intenzivního výzkumu. Příkladem přírodního výskytu jsou povodně na strmých štěrkonosných tocích. U technologických procesů je výskyt spojen například s hydraulickou dopravou částic v otevřených žlabech a tlakových potrubích. Navrhovaný projekt se zaměřuje na teoretické a experimentální určení vnitřní struktury proudění s transportní vrstvou kolidujících částic pod volnou hladinou a jejím vlivem na kapacitu koryta. Vnitřní struktura proudu je vyjádřena svislým rozdělením rychlosti a koncentrace v proudící směsi. Měření svislých profilů bodových rychlostí kapaliny a koncentrace částic ve stratifikovaném proudění bude prováděno v laboratorním sklopném žlabu. Pro teoretický popis ustáleného rovnoměrného proudění bude jako základ použita kinetická teorie kolidujících částic v proudící směsi. Stěžejním výsledkem projektu bude zevrubný popis vnitřní struktury proudu včetně jeho vyjádření vhodným matematickým modelem.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The benefit of the project is large, it is a new knowledge in the field of flow of mixtures where was used kinetic energy theory. Unique experiments were performed, kinetic energy transfer was described and a mathematical model was created and validated. The goals of project were met. The planned outputs were met. The project was solved in accordance with the rules.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Dec 11, 2020
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 16, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Apr 12, 2021
Finance
Total approved costs
4,527 thou. CZK
Public financial support
4,245 thou. CZK
Other public sources
282 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
4 527 CZK thou.
Public support
4 245 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BK - Liquid mechanics
Solution period
01. 01. 2016 - 11. 12. 2020