Experimental and theoritical determination of concentration profiles and influence of particle characteristics in blowing snow

Snow drift transport may cause perturbations on the roads during the periods of snowfall and strong wind. To better understand factors influencing transport we developed a theoretical model. This model is based on the boundary layer theory, where the particle mass conservation is considered. Assuming that the saturation is reached, the concentration profile can be represented by a negative exponential law. By means of this analysis, the influence of particle characteristics is explored through the roles of threshold friction velocity and fall velocity. Using fluid mechanics laws, an analysis of the concentration profile resulting from the effect of the wind on a particle bed was also developed. For several velocities of flow and for different kinds of particles an experimental determination of the concentration profile was done. We used a laser visualisation and image processing technique to carry out these experiments. The obtained results fit with the values predicted by the theoretical model. / Les problèmes posés par le transport de la neige par le vent occasionnent des perturbations de la circulation pendant les périodes de chute de neige et de vents forts. C'est afin de mieux connaître ce phénomène pour mieux s'en protéger que le travail présenté ici a été entrepris. On propose une analyse théorique et expérimentale des profils de concentration résultant de l'effet du vent sur une surface chargée de particules. Dans une première phase une analyse théorique faite à partir des lois de la mécanique des fluides est proposée. On se place dans le cas d'une couche limite turbulente et on écrit la loi de conservation de la masse des particules. A partir du moment où la saturation est atteinte, le profil de concentration est représenté par une loi de type exponentielle négative. A partir de l' analyse du rôle de la vitesse limite d'arrachement et de la vitesse limite de chute des particules dans l'air, une analyse théorique de l'influence des caractéristiques des particules sur les profils de concentration est réalisée.