Quand l'art rencontre la science : "La Turbulence vue par Léonard De Vinci"

A l’occasion des 500 ans de la mort de Léonard De Vinci, en 2019, une équipe de chercheurs franco-italiens, spécialistes de la mécanique des fluides est partie à la trace d’un des plus fameux dessins de Léonard de Vinci dans le domaine de l’hydraulique. Voici le récit de ce projet de recherche original !

le 21 juin 2021

L’hydraulique était l’un des domaines d’étude de prédilection de Léonard de Vinci, comme en témoignent les nombreuses illustrations et études sur le sujet dans ses carnets (les fameux Codex). Dans la communauté des mécaniciens des fluides, Léonard de Vinci est notamment réputé pour avoir été le premier à nommer la turbulence, sans bien savoir à quoi cela correspondait même si sa description contenait déjà certains principes physiques exacts ; la connaissance détaillée de la turbulence est venue beaucoup plus tard, à partir de la fin du XIXème siècle, notamment avec Reynolds, Taylor, Boussinesq, Kolmogorov...

L’équipe de ce projet de recherche, entre art et science, réunit des chercheurs du LHEEA, laboratoire Centrale Nantes - CNRS, sous la direction de David Le Touzé, et des chercheurs de l’institut INM du CNR de Rome, sous la direction d'Andrea Colagrossi, le CNR étant l’équivalent italien du CNRS. Ces chercheurs travaillent en étroite collaboration depuis 2004. Ils sont une référence mondiale dans le développement de la méthode numérique Smoothed Particle Hydrodynamics pour les écoulements avec une surface libre (interface air/eau). Ils sont les auteurs de nombreuses publications communes de haut niveau sur cette méthode et lauréats de 2 prix internationaux sur cette méthode.

Pour fêter le cinq-centenaire de la mort du génie italien, les chercheurs ont d’abord mené un travail à la frontière de l’histoire des sciences, retraçant l’historique de ce dessin et des commentaires associés, dans l’optique de déterminer les conditions de l’expérience décrite par Léonard de Vinci (lieu, dimensions, profondeur, etc.). Comme pour le reste de l’oeuvre de Léonard de Vinci, il n'existe pas plus d’informations que celles contenues dans les Codex eux-mêmes et leur interprétation (travaux de E. Macagno notamment). Les chercheurs ont donc dû travailler itérativement pour parvenir à réaliser des simulations proches de la réalité observée par Léonard de Vinci et constater que les principaux éléments qu’il a observés, et même intuités, (vortex profonds, vortex de surface, turbulence, recirculations) étaient retrouvés par des simulations modernes.

Découvrez le récit de leur processus de recherche et de leurs résultats dans le film "La Turbulence vue par Léonard De Vinci" :

 

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Dessin de Léonard De Vinci : Leonardo da Vinci’s Studies of water (c.1510–12). The fall of a stream of water from a sluice into a pool. Bottom part of the sheet RCIN 912660 - The Windsor Collection et https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Etudes_turbulences_-_L%C3%A9onard_de_Vinci.jpg 
Publié le 21 juin 2021 Mis à jour le 27 octobre 2022