From a grain to avalanches: on the physics of granular surface flows

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Abstract
Granular surface flows have still to be fully modelled. Analysing the motion of a single grain can already help us to understand the physical origin of several characteristic angles (starting, stopping, jumping angles). Then looking at layers of grains allows the inference of the velocity profile inside the flowing layer, and the physical origin of the flow depth selection. Then these results can be plugged into a general model of mass and momentum conservation integrated vertically (St-Venant). This model can be tested on stationary flows, but also on transients, such as avalanches. To cite this article: S. Douady et al., C. R. Physique 3 (2002) 177–186. Les écoulements granulaires de surface restent à modéliser. L'analyse du mouvement d'un seul grain permets déjà de comprendre l'origine physique de plusieurs angles charactéristiques (de démarrage, d'arrêt, de saut). Le mouvement de couches de grains explique ensuite le profil de vitesse dans la partie en écoulement et le mécanisme physique de sélection de sa profondeur. Ces résultats peuvent être introduits dans un model général de conservation de la masse et de l'impulsion intégrée dans la hauteur (St-Venant). Le model peut alors être testé sur des écoulements stationaires ou transitoires, comme les avalanches. Pour citer cet article : S. Douady et al., C. R. Physique 3 (2002) 177–186.