Mathematical modelling and numerical simulation of particle laden flow in a channel with smooth and rough bed
Project goals
The aim of the project is development of a new mathematical model and numerical simulation of particle-laden flow determining statistical properties of solid particle motion in an open channel under different hydraulic conditions. Typical saltation modelinvolves usually 2D Lagrangian equations of spherical particle represented by ist centre of gravity only, it does not allow description of lateral dispersion of particle, to determine correctly Magnus force and to take into account effect of the particle shape on saltation.To define saltation of the particle more precisely, the motion will be considered as 2D and 3D, both spherical and non-spherical particle shape and its rotation will be considered, too. The resulting translational and angular velocites after collision with the bed will be calculated by theory of non-elastic collision of the rotating particle. Laboratory measurements of particle motion in laboratory flume will be used for verification and correction of the model.
Keywords
mathematical modellingnumerical simulationopen channel flowrough bedlateral dispersionparticle motionparticle bed collisionslip velocityBasset forceMagnus forcedrag forceadded mass
Public support
Provider
Academy of Sciences of the Czech Republic
Programme
Grants of distinctly investigative character focused on the sphere of research pursued at present particularly in the Academy of Sciences of the Czech Republic
Call for proposals
Výzkumné granty 2 (SAV02002-AB)
Main participants
Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
—
Alternative language
Project name in Czech
Matematický model a numerická simulace pohybu pevné částice v otevřeném kanále
Annotation in Czech
Cílem projektu je sestavení nového matematického modelu a numerické simulace umožňující určit statistické charakteristiky saltačního pohybu pevné částice v otevřeném korytě pro různé hydraulické podmínky. Typický model saltačního pohybu je obvykle založen na 2D Lagrangeově rovnici pohybu sférické částice reprezentované jejím těžištěm. Takový model neumožňuje popis laterální disperze částic ani určení vlivu Magnusovy síly a tvaru částice na saltaci. Pro zpřesnění popisu pohybu částice bude v navrženém modelu pohyb částic uvažován jako 2D i 3D, dále bude zaveden jak kulový tak nekulový tvar částice a také rotace částice kolem těžiště. Výsledná translační rychlost i úhlová rychlost částice po odrazu ode dna bude určena pomocí teorie nepružného odrazu rotující částice na základě parametrů dna, částice a jejího pohybu před nárazem na dno. Pro verifikaci a korekci navrženého modelu budou použity výsledky experimentálního výzkumu pohybu částice v laboratorním žlabu s hladkým i drsným dnem.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
2D and 3D mathematical and numerical model of spherical or no spherical particle saltation in open channel with rough or smooth bed based on theory of no elastic impact solves trajectory, lateral dispersion and particle concentration in vertical profile.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2002
Realization period - end
Jan 1, 2005
Project status
U - Finished project
Latest support payment
—
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP06-AV0-IA-U/04:2
Data delivery date
Sep 26, 2007
Finance
Total approved costs
4,132 thou. CZK
Public financial support
1,647 thou. CZK
Other public sources
2,485 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
4 132 CZK thou.
Public support
1 647 CZK thou.
39%
Provider
Academy of Sciences of the Czech Republic
CEP
BK - Liquid mechanics
Solution period
01. 01. 2002 - 01. 01. 2005