CHAPITRE PREMIER

GÉNÉRALITÉS et APERÇUS HISTORIQUES

4. Si un corps cylindrique se meut dans un liquide ou un gaz au repos, avec une vitesse uniforme perpendiculairement à ses génératrices, ou inversement si un obstacle solide immobile est placé dans un courant fluide uniforme, on constate (rès souvent que des tourbillons se détachent alternativement à droite et à gauche de l'obstacle et suivent ce dernier avec une vitesse uniforme. C’est une observation courante qui ne nécessite aucune expérimentation précise; il suffit de regarder la surface d’un ruisseau, derrière une branche d'arbre, où un autre obstacle quelconque : on voit l’apparition de petites cuvettes éphémères à la surface du liquide, emportées par le courant avec une certaine vitesse. Ces cuvettes sont engendrées par le mouvement rotationnel du liquide ou tourbillons, au sens que les physiciens attachent à ce mot. Cette façon si simple de produire les fourbillons alternés n’exige aucune modification de principe, mais seulement une exécution technique plus soignée, pour avoir une expérience scientifique.

S'il s'agit d'en faire l’observation à l'œil nu, on peut incorporer des particules solides dans le liquide (de la poudre d'aluminium par exemple) ou saupoudrer de la poudre de lycopode à sa surface. C’est par ce procédé que Th. von Karma et H. RuBacx ont obtenu en 1912 la photographie des {rajecloires de la surface libre de l’eau, siège de tourbillons alternés (1). Le mouvement, entraîne en effet les petites particules flottantes, qui nous donnent alors l'impression d’une traînée continue. C'est le même effet qui est fixé par la photographie instantanée, qui nous fait voir alors directement les tangentes instantanées aux lignes de courant. On peut trouver de très beaux clichés, obtenus par cette méthode, à la fin du tome 2 du traité de L. PRANDTL et O. TrerJENs (2?) dans un liquide pratiquement indéfini, ou encore dans le mémoire de L. RoSENHEAD et M. ScHWaBE (*) dans un liquide limité par deux parois parallèles rectilignes fixes, publications auxquelles il faut ajouter les photos d’une beauté exceptionnelle, obtenues par Ch. Camicuez, P. Durix et

(1) Ta. von Karma et H. Rugacn, Physikalische Zeitschrift, t. 13, 1912, p. 49. (2) L. PranprL, O. Trersexs : Hydro und Aéromechanik, I-II, Berlin 1931. (3) L. RosENHEAD, M. SCHWABE, Proceedings of the Royal Society. série A, t. 129, 1930, p. 115.

HP e

M. Trissié-SoLiER, se rapportant à la naissance des tourbillons derrière un obstacle (1).

2. Une étude expérimentale très différente de celle-ci a été faite à partir de 1908 par H. BéÉNarp (2). En opposition avec la méthode de tout à l'heure, H. BÉNARD profite de la présence des petites cuvettes à l'emplacement des tourbillons, pour les mettre en évidence par une méthode purement optique. Ces petites cuveltes sont en effet assimilables à des dioptres concaves, dont la réparlition sur la surface libre peut être fixée par un procédé quelconque que nous offre l'optique géométrique. Si sa méthode (dont je parlerai en détail au chapitre suivant) a l'inconvénient de ne pas faire voir les trajectoires mêmes, elle a le grand avantage de pouvoir fixer les centres giraloires avec une précision incomparablement supérieure à celle que nous fournirait la méthode de la poudre de Iycopode (*).

8. Que constate-t-on sur les photos obtenues par une méthode ou par l'autre ? Elles nous révèlent toutes, l'existence de deux files, pratiquement parallèles A et B de tourbillons derrière l’obstacle, de même sens giratoire le long de chacune d'elles, mais de sens inverse sur l’une des files par rapport à l’autré. Suivant la

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terminologie introduite par H. BÉxNARD (‘) et Th. von KAaRMAN (5), on appelle celte configuration une rue de tourbillons allernés. Conformément à la périodicité longitudinale, on désigne par équidistance (1) la distance constante qui sépare deux tourbillons consécutifs de la même file et par largeur (h) de la rue la distance relative des deux files. On voit finalement que les deux files ont un décalage longitudinal relatif égal à une demi-période ou demi-équidistance. C’est probablement pour cette raison qu'on appelle ce système configuration alternée, en opposition avec la configuration symétrique qu’on peut concevoir théoriquement, comme un système instable, mais qui précisément pour celte raison n’a jamais été observée dans la pratique (6).

(1) Cu. CAMICHEL : Notices sur les travaux scientifiques. Toulouse 1929, p. 41-42. P. Dupin : Thèse de Doctorat ès sciences, Toulouse 1930, p. 40-48. P. Durix et M. TEIsstÆR-SOLIER : Les Tourbillons alternés, Paris 1928; voir surtout les quatre planches à la fin de ce volume.

(2) H. BÉnaRp, C. R. des séances de l’Académie des Sciences, t. 147, 1908, p. 839 et 970.

(3) H. BÉNARD, C. R. &. 156, 1913, p. 1003 et 1225. En regardant attentivement les figures contenues dans ces deux Notes, on devine facilement, avec quelle précision on peut déterminer l'emplacement des tourbillons, rendus ici par des figures géométriques extrêmement nettes.

(4 et 5) loc. cit.

(6) Voir à ce propos outre l’article déjà cité de Tr. vox KarMAN et H. RuBac, H. LAB Hydrodynamics, (Cambridge, 1927) p. 207-212, et H. VicLarT, Leçons sur la théorie des tourbillons, Paris 1930, Chap. IV.