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Application of computational modeling for large wood dynamics with collisions on moveable channel beds
Advances in Water Resources ( IF 4.7 ) Pub Date : 2021-04-01 , DOI: 10.1016/j.advwatres.2021.103912
Taeun Kang , Ichiro Kimura , Shinichiro Onda

This study aims to analyze model reproducibility on large wood collisions on moveable channel beds. Flume experiments were conducted to observe the responses of moveable bed change with the behavior of large wood, including wood collisions. In the experiments, we employed time intervals of 5 and 9 s in wood supply, which modified the collision patterns. Subsequently, we conducted simulations based on the experimental conditions. Herein, to analyze the wood collision effect in the simulations, we employed the dashpot-spring model in a large wood dynamics model. Subsequently, we compared the simulations with and without wood collision and discussed the reproducibility of the model. The results of the simulations and experiments revealed that the wood pieces exhibited diverse behaviors, including floating, sliding, deposition, plane rotation, rolling, collision, remobilization, jam formation, and causing local bed changes. In particular, the results indicate that model reproducibility is dependent on wood collision because this can actively alter wood deposition patterns. We also described the piping and tunnel erosion processes linked to wood collision and moveable beds and suggested the corresponding, suitable computational treatment. This study presents an experimental and modeling methodology on wood collision and the interaction between bed change and large wood. Thus, useful information for solving numerical difficulties linked to large wood dynamics, including wood collisions, is provided.



中文翻译:

计算模型在可移动通道床上发生碰撞的大型木材动力学中的应用

本研究旨在分析可移动通道床上大型木材碰撞的模型可再现性。进行了水槽实验,以观察可移动床的变化对大木材行为(包括木材碰撞)的响应。在实验中,我们在木材供应中采用了5到9 s的时间间隔,从而改变了碰撞模式。随后,我们根据实验条件进行了仿真。在此,为了分析模拟中的木材碰撞效果,我们在大型木材动力学模型中采用了阻尼弹簧模型。随后,我们比较了有木材碰撞和没有木材碰撞的模拟情况,并讨论了模型的可复制性。仿真和实验结果表明,木片表现出多种行为,包括漂浮,滑动,沉积,平面旋转,滚动,碰撞,移动,堵塞形成,并导致局部床铺更换。尤其是,结果表明模型的可复制性取决于木材碰撞,因为这会主动改变木材的沉积方式。我们还描述了与木材碰撞和可移动床相关的管道和隧道侵蚀过程,并提出了相应的,适当的计算方法。这项研究提出了关于木材碰撞以及床层变化和大型木材之间相互作用的实验和建模方法。因此,提供了有用的信息来解决与大型木材动力学相关的数值难题,包括木材碰撞。结果表明,模型的可复制性取决于木材碰撞,因为这可以主动改变木材的沉积方式。我们还描述了与木材碰撞和可移动床相关的管道和隧道侵蚀过程,并提出了相应的,适当的计算方法。这项研究提出了关于木材碰撞以及床层变化和大型木材之间相互作用的实验和建模方法。因此,提供了有用的信息来解决与大型木材动力学相关的数值难题,包括木材碰撞。结果表明,模型的可复制性取决于木材碰撞,因为这可以主动改变木材的沉积方式。我们还描述了与木材碰撞和可移动床相关的管道和隧道侵蚀过程,并提出了相应的,适当的计算方法。这项研究提出了关于木材碰撞以及床层变化和大型木材之间相互作用的实验和建模方法。因此,提供了有用的信息来解决与大型木材动力学相关的数值难题,包括木材碰撞。这项研究提出了关于木材碰撞以及床层变化和大型木材之间相互作用的实验和建模方法。因此,提供了有用的信息来解决与大型木材动力学相关的数值难题,包括木材碰撞。这项研究提出了关于木材碰撞以及床层变化和大型木材之间相互作用的实验和建模方法。因此,提供了有用的信息来解决与大型木材动力学相关的数值难题,包括木材碰撞。

更新日期:2021-04-15
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