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Modeling of Snow flow

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

J. D. Dent
Affiliation:
Department of Civil Engineering and Engineering Mechanics, Montana State University, Bozeman, Montana 59717, U.S.A.
T. E. Lang
Affiliation:
Department of Civil Engineering and Engineering Mechanics, Montana State University, Bozeman, Montana 59717, U.S.A.
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Abstract

A numerical computer model, based on the finite differencing of the Navier-Stokes fluid equations, is used to simulate snow-avalanche flow. In order to verify and calibrate the numerical model, snow-flow tests 0.20 m deep with flow velocities between 0-18 m/s were conducted. Data concerning position, velocity, and flow depth versus time were collected and compared to model runs on the computer. The frictional force on moving snow is investigated and found to be modeled by a term that is proportional to the square of the flow velocity.

Résumé

Résumé

Un modèle numérique informatique, basé sur la résolution par les différences finies de l’équation des fluides de Navier-Stokes est utilisée pour simuler l’écoulement d’une avalanche de neige. En vue de vérifier et de calibrer le modèle numérique, on a conduit des expériences d’écoulement de neige sur 0,20 m de profondeur à 0-18 m/s. Les données concernant la frontière, la vitesse et la profondeur de l’écoulement en fonction du temps ont été recueillies et comparées aux caractéristiques du modèle sur ordinateur. Les forces de frottement sur la neige en mouvement ont été étudiées et on a trouvé qu’elles étaient représentées par un terme qui est proportionnel au carré de la vitesse de l’écoulement.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Zur Simulation des Schneeflusses in Lawinen wird ein numerisches Rechnermodell herangezogen, das auf finiter Differenzenbildung mit den Navier-Stokes'schen Gleichungen beruht. Zur Kalibrierung und Kontrolle des numerischen Modell wurden Schneeflusstests mit 0,20 m Tiefe und 0-18 m/s Geschwindigkeit durchgeführt. Die gewonnenen Daten über die zeitliche Lage, Geschwindigkeit und Fliesstiefe wurden mit Durchrechnungen des Modells im Computer verglichen. Die Untersuchung der Reibungskraft an bewegtem Schnee zeigt, dass sie sich durch einen zum Quadrat der Fliessgeschwindigkeit proportionalen Ausdruck darstellen lässt.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © The Author(s) 1980 
Figure 0

Fig. 1. Snow test facility.

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Fig. 2. Glass window used to measure the velocity profile in the run-out area.

Figure 2

Fig. 3. Boundary velocity profiles for different surface velocities us

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Fig. 4. Leading-edge position versus time.

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Fig. 5. Terminal debris depth versus position

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Fig. 6. Velocity profile versus depth.