The paper describes a 3D numerical model of the spherical particle saltation. Two stages of particle saltation were distinguished - the particle free motion in water and the particle-bed collision. The particle motion consists of the translational and rotational particle motion. A stochastic method of calculation of the particle-bed collision was developed. The collision height and the contact point were defined as random variables. Impulse equations were used and the translational and angular velocity components of the moving particle immediately after the collision were expressed as functions of the velocity components just before the collision. The dimensionless coefficients of the drag force and drag torque were determined as functions of both translational and rotational Reynolds numbers. The model is in good agreement with known experimental data. Examples of calculation of the particles’ lateral dispersion and the mean absolute values of the deviation angle of the particle trajectory are presented. and Studie popisuje 3D numerický model saltačního pohybu kulovité částice, v němž jsou uvažována dvě fáze saltačního pohybu - volný pohyb částice v proudící vodě a kolise částice se dnem. Model počítá s translačním i rotačním pohybem částice. Byla vyvinuta stochastická metoda výpočtu kolise částice se dnem. Kolizní výška a kontaktní bod byly definovány jako náhodné proměnné. Byla použita soustava momentových rovnic a složky translační a rotační rychlosti pohybující se částice po kolizi byly vyjádřeny jako funkce složek rychlosti těsně před kolizí. Bezrozměrné koeficienty odporu částice a odporu rotující částice byly určeny jako funkce translačního i rotačního Reynoldsova čísla částice. Výsledky modelu jsou v dobré shodě se známými experimentálními daty. Studie presentuje příklady výpočtu příčné disperze částice a střední absolutní hodnoty deviačního úhlu trajektorie částice.
In numerical models of fluid flow with particles moving close to solid boundaries, the Basset force is usually calculated for the particle motion between particle-boundary collisions. The present study shows that the history force must also be taken into account regarding particle collisions with boundaries or with other particles. For saltation - the main mode of bed load transport - it is shown using calculations that two parts of the history force due to both particle motion in the fluid and to particle-bed collisions are comparable and substantially compensate one another. The calculations and comparison of the Basset force with other forces acting on a sand particle saltating in water flow are carried out for the different values of the transport stage. The conditions under which the Basset force can be neglected in numerical models of saltation are studied. and V numerických modelech proudění tekutin s pevnými částicemi v blízkosti pevné stěny je Bassetova historická síla obvykle počítána pro pohyb částice mezi jejími jednotlivými kolisemi se dnem. Předložená studie ukazuje, že při výpočtu Bassetovy historické síly je nutné brát v úvahu kolisi částice s pevným dnem nebo s jinými částicemi. Pro saltaci, hlavní typ pohybu splavenin u dna koryta, je na základě použitých výpočtů ukázáno, že dvě části Bassetovy historické síly, tj. síly způsobené pohybem částice v tekutině a kolisí částice se dnem, jsou srovnatelné a mohou se vzájemně významně kompensovat. Výpočet Bassetovy historické síly a její srovnání s ostatními silami působícími na písčitou částici při jejím saltačním pohybu ve vodě je uskutečněn pro různé hodnoty tzv. transport stage (poměr aktuálního a kritického smykového napětí na dně). Zároveň byly studovány podmínky, za nichž může být Bassetova historická síla v numerických modelech zanedbána.
This paper deals with the numerical simulation of spherical particle saltation in a channel with a rough transversely tilted bed. The numerical model presented is based on the 3D model of spherical particle saltation developed by the authors, which takes into account the translational and rotational particle motion. The stochastic method and the concept of a contact zone were used for the calculation of 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. Some examples of the calculation are presented. The trajectories of the saltating particles starting their movements from one point were calculated and it was shown that they are of random character and together create a bundle or fascicle of trajectories. It was found that the centrelines of the bundles can be approximated by the straight lines for low and moderate values of the bed transverse slope, i.e. slopes less than 20°. The angle of deviation of the centreline from the downstream direction increases when the bed lateral slope and/or the particle diameters increase. However, with increasing shear velocity, the deviation angle decreases. Due to the lateral bed slope the particles are sorted according to their size, and the criteria for sorting particles were defined. An example of the particle sorting was calculated and the separable and nonseparable regions were determined. and Studie popisuje numerickou simulaci saltačního pohybu kulovité částice v korytě s příčně skloněným drsným dnem. Předložený numerický model je založen 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 začínajících svůj pohyb v jednom bodě byly vypočteny a bylo ukázáno, že trajektorie jsou náhodného charakteru a tvoří společně svazek trajektorií, jehož osa 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.