Formule de Bagnold

La formule de Bagnold, du nom de Ralph Alger Bagnold, relie la quantité de sable déplacée par le vent à la vitesse du vent par saltation. Elle stipule que le transport de masse du sable est proportionnel à la troisième puissance de la vitesse de frottement. Dans des conditions stables, cela implique que le transport de masse est proportionnel à la troisième puissance de l’excès de la vitesse du vent (à toute hauteur fixe au-dessus de la surface du sable) par rapport à la vitesse minimale du vent qui est capable d’activer et de maintenir un flux continu de grains de sable.

La formule a été dérivée par Bagnold en 1936 et publiée plus tard dans son livre The Physics of Blown Sand and Desert Dunes en 1941. Les expériences en soufflerie et sur le terrain suggèrent que la formule est fondamentalement correcte. Elle a par la suite été modifiée par plusieurs chercheurs, mais elle est toujours considérée comme la formule de référence.

Dans sa forme la plus simple, la formule de Bagnold peut être exprimée comme:

q = C ρ g d D u ∗ 3 {\displaystyle q=C\ {\frac {\rho }{g}}\ {\sqrt {\frac {d}{D}}}u_{*}^{3}} {\displaystyle q=C\ {\frac {\rho }{g}}\ {\sqrt {\frac {d}{D}}}u_{*}^{3}

où q représente le transport de masse du sable à travers une voie de largeur unitaire ; C est une constante sans dimension d’ordre unitaire qui dépend du tri du sable ; ρ {\displaystyle \rho } \rho est la densité de l’air ; g est l’accélération gravitationnelle locale ; d est la taille de grain de référence pour le sable ; D est la taille de grain presque uniforme utilisée à l’origine dans les expériences de Bagnold (250 micromètres) ; et, enfin, u ∗ {\displaystyle u_{*}}. u_{*} est la vitesse de friction proportionnelle à la racine carrée de la contrainte de cisaillement entre le vent et la feuille de sable en mouvement.

La formule est valable dans des conditions sèches (désert). Les effets de l’humidité du sable en jeu dans la plupart des dunes côtières ne sont donc pas inclus.