Comptes Rendus
Turbulence from 1870 to 1920: The birth of a noun and of a concept
[La turbulence de 1870 à 1920 : la naissance d'un nom et d'un concept]
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 345 (2017) no. 9, pp. 620-626.

Nous considérons les travaux de chercheurs français, britanniques, allemands en mécanique des fluides, de 1870 au début du vingtième siècle. Notre objectif est de comprendre comment le terme « turbulence » introduit par William Thomson en 1887, qui n'a pas été utilisé par les principaux chercheurs de l'époque, incluant Jospeh Boussinesq, Osborne Reynods, lord Rayleigh, Horace Lamb dans les premières éditions de son livre, est devenu classique dans les années 1920. Nous recherchons les premières occurrences des termes « turbulence » et « écoulement turbulent » dans les travaux de chercheurs mineurs du domaine entre 1889 et 1903, avant qu'ils n'apparaissent dans le vocabulaire des spécialistes du domaine en mécanique des fluides et en physique. Notre conclusions est que la transition se situe dans les années 1906–1908, lorsque le terme a été utilisé dans l'édition de 1906 du livre de Lamb, et dans celui de Lanchester, suivis par une série d'articles par des chercheurs allemands avant la Première Guerre mondiale.

L'utilisation du mot « turbulence », un mot employé depuis longtemps pour des foules ou des enfants dans un contexte scientifique, correspond à l'introduction d'un nouveau concept, à une nouvelle compréhension d'un phénomène scientifique, clairement différencié des écoulements laminaires. L'étude de l'utilisation du terme est aussi l'étude de la diffusion d'un nouveau concept parmi les chercheurs de l'époque.

We consider here the works of French, British, and German researchers in fluid mechanics from 1870 to the beginning of the twentieth century. Our aim is to understand how the term “turbulence” introduced by William Thomson in 1887, which was not used by the main researchers of the time, including Joseph Boussinesq, Osborne Reynolds, Lord Rayleigh, Horace Lamb in the first editions of his book, became classical in the 1920s. We trace the first introductions of the terms “turbulence”, “turbulent flow” in the works of relatively unknown researchers between 1889 and 1903, until it reaches the vocabulary of mainstream researchers in fluid mechanics and physics. Our result is that the shift was in 1906–1908, when the term was used in the 1906 edition of the book of Horace Lamb, and in Lanchester's book, followed by a series of papers of German researchers before the First World War.

The use of the word “turbulence”, a word used for a long time for crowds or for children, in a scientific context, corresponds to the introduction of a new concept, a new understanding of a scientific phenomenon clearly identified as being different from laminar motion. The study of the use of this term is also the study of the diffusion of a new concept among researchers of the time.

Reçu le :
Accepté le :
Publié le :
DOI : 10.1016/j.crme.2017.06.003
Keywords: Fluid mechanics, Turbulence, History of fluid mechanics
Mot clés : Mécanique des fluides, Turbulence, Histoire de la mécanique des fluides
Francois G. Schmitt 1

1 UMR LOG 8187, CNRS, Université de Lille, Université du Littoral Côte d'Opale, 28, av. Foch, 62930 Wimereux, France
@article{CRMECA_2017__345_9_620_0,
     author = {Francois G. Schmitt},
     title = {Turbulence from 1870 to 1920: {The} birth of a noun and of a concept},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {620--626},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {345},
     number = {9},
     year = {2017},
     doi = {10.1016/j.crme.2017.06.003},
     language = {en},
}
TY  - JOUR
AU  - Francois G. Schmitt
TI  - Turbulence from 1870 to 1920: The birth of a noun and of a concept
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2017
SP  - 620
EP  - 626
VL  - 345
IS  - 9
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crme.2017.06.003
LA  - en
ID  - CRMECA_2017__345_9_620_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Francois G. Schmitt
%T Turbulence from 1870 to 1920: The birth of a noun and of a concept
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2017
%P 620-626
%V 345
%N 9
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crme.2017.06.003
%G en
%F CRMECA_2017__345_9_620_0
Francois G. Schmitt. Turbulence from 1870 to 1920: The birth of a noun and of a concept. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 345 (2017) no. 9, pp. 620-626. doi : 10.1016/j.crme.2017.06.003. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2017.06.003/

[1] H. Tennekes; J.L. Lumley A First Course in Turbulence, MIT Press, Cambridge, UK, 1972

[2] U. Frisch Turbulence; The Legacy of A.N. Kolmogorov, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1995

[3] S.B. Pope Turbulent Flows, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2000

[4] J. Mathieu; J. Scott An Introduction to Turbulent Flow, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2000

[5] P.S. Bernard; J.M. Wallace Turbulent Flow; Analysis, Measurement, and Prediction, John Wiley and Sons, Hoboken, NJ, USA, 2002

[6] S.A. Thorpe, Cambridge University Press, Cambridge, UK (2005), p. 484

[7] J.C. Wyngaard, Cambridge University Press, Cambridge, UK (2010), p. 406

[8] F.G. Schmitt; Y. Huang, Cambridge University Press, Cambridge, UK (2016), p. 220

[9] M. Beniston, Springer (2012), p. 329

[10] O. Reynolds On the dynamical theory of incompressible viscous fluids and the determination of the criterion, Philos. Trans. R. Soc. Lond. A, Volume 186 (1895), pp. 123-164

[11] J. Boussinesq Essai sur la théorie des eaux courantes, Mémoires présentés par divers savants à l'Académie des sciences, Volume XXIII (1877) no. 1, pp. 1-680

[12] F.G. Schmitt About Boussinesq's turbulent viscosity hypothesis: historical remarks and a direct evaluation of its validity, C. R. Mecanique, Volume 335 (2007), pp. 617-627

[13] P.-A. Bois Joseph Boussinesq (1842–1929): a pioneer of mechanical modelling at the end of the 19th century, C. R. Mecanique, Volume 335 (2007), pp. 479-495

[14] J. Boussinesq Mémoire sur l'influence des frottements dans les mouvements réguliers des fluides, J. Math. Pures Appl. sér. II, Volume 13 (1868), pp. 377-423

[15] J. Boussinesq Théorie de l'écoulement tourbillonnant et tumultueux des liquides, Gauthier-Villars et Fils, Paris, 1897

[16] O. Reynolds An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels, Philos. Trans. R. Soc. Lond. A, Volume 174 (1883), pp. 935-982

[17] O. Darrigol, Cambridge University Press, Cambridge, UK (2005), p. 356

[18] O. Reynolds The two manners of motion of water, Notices of the Proceedings at the Meetings of the Members of the Royal Institution of Great Britain, vol. XI, 1887, pp. 44-52

[19] R. Hare Essay on the gales experienced in the Atlantic states of North America, Philos. Mag. Ser. 1, Volume 67 (1826) no. 334, pp. 111-114

[20] W. Fraser Tolmie; G.M. Dawson Preface, Comparative Vocabularies of the Indian Tribes of British Columbia, Dawson Brothers, Montreal, 1884, p. 7

[21] C. Sainte-Claire Deville Huitième Lettre à M. Élie de Beaumont sur les phénomènes éruptifs de l'Italie méridionale, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 43 (1856), pp. 606-610

[22] W. Thomson (Lord Kelvin) Mathematical and physical papers (J. Larmor, ed.), Hydrodynamics and General Dynamics, vol. IV, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1910, p. 563

[23] W. Thomson (Lord Kelvin) Stability of motion (continued from the May, June and August numbers). Broad rivers flowing down an inclined plane bed, Philos. Mag., Volume 24 (1887) no. 148, pp. 272-278

[24] J. Thomson On the flow of water in uniform régime in rivers and other open channels, Proc. R. Soc., Volume 28 (1878), pp. 114-126

[25] W. Thomson (Lord Kelvin) On the propagation of laminar motion through a turbulently moving inviscid liquid, Philos. Mag., Volume 24 (1887) no. 149, pp. 342-353

[26] A Voyage Through Turbulence (P.A. Davidson; Y. Kaneda; K. Moffatt; K.R. Sreenivasan, eds.), Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2011, p. 434

[27] W. Thomson (Lord Kelvin) On the vortex theory of luminiferous aether (on the propagation of laminar motion through a turbulently moving inviscid liquid), Report of the Fifty-Seventh Meeting of the British Association for the Advancement of Science, 1888, pp. 486-495

[28] The Correspondence Between Sir George Gabriel Stokes and Sir William Thomson, Baron Kelvin of Largs, vol. 2 (D.B. Wilson, ed.), Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2010

[29] M. Eckert; A. Sommerfeld, Springer, New York (2013), p. 471

[30] G.G. FitzGerald Note on the origination of turbulent motion in viscous liquids, Sci. Proc. R. Dublin Soc., Volume VI (1889), p. 289

[31] G.G. FitzGerald On an electro-magnetic interpretation of turbulent liquid motion, Nature, Volume 40 (1889), pp. 32-34

[32] W.S. Hicks, Opening statement, Report of the Sixty-Fifth Meeting of the British Association for the Advancement of Science (1895) pp. 595–606.

[33] M. Browne, The rhoetic bone-bed of aust cliff, and the rock-bed above it, Report of the Sixty-Sixth Meeting of the British Association for the Advancement of Science (1896) pp. 804–805.

[34] H.S. Hele-Shaw, Stream-line motion of a viscous fluid; Experimental investigation of the motion of a thin film of viscous fluid, Report of the Sixty-Eight Meeting of the British Association for the Advancement of Science (1899) pp. 136–142.

[35] G.G. FitzGerald On a hydrodynamical hypothesis as to electromagnetic actions, Sci. Proc. R. Dublin Soc., Volume IX (1899), pp. 50-54

[36] G.G. FitzGerald, On the energy per cubic centimetre in a turbulent liquid when transmitting laminar waves, Report of the Sixty-Ninth Meeting of the British Association for the Advancement of Science (1900) pp. 632–634.

[37] B.S. Lyman Movements of ground water, J. Franklin Inst., Volume 150 (1900) no. 4, pp. 285-299

[38] W.S. Franklin The misuse of physics by biologists and engineers, Science, Volume XVIII (1903) no. 464, pp. 641-657

[39] J.S. Keltif, Terrestrial surface waves, report of the committee, Report of the Seventy-Third Meeting of the British Association for the Advancement of Science (1904) pp. 312–314.

[40] H. Lamb, Cambridge University Press, Cambridge, UK (1906), p. 634

[41] F.W. Lanchester, Archibald Constable & Co, London (1907), p. 442

[42] R. Pictet Essai d'une méthode générale de synthèse chimique. Expériences, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 115 (1892), pp. 814-817

[43] A. Boulanger, O. Doin et Fils, Paris (1909), p. 375

[44] A. Lafay Sur un procédé d'observation des trajectoires suivies par les éléments d'un courant d'air gêné par des obstacles de formes variables, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 152 (1911), pp. 318-320

[45] A. Lafay Sur l'utilisation du procédé d'exploration à l'acétylène pour la mesure de la vitesse du vent et l'étude du champ aérodynamique, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 152 (1911), pp. 694-696

[46] H. Hahn; G. Herglotz; K. Schwarzschild Über das Strömen des Wassers in Röhren und Kanälen, Z. Math. Phys., Volume 51 (1904), pp. 411-426

[47] H.K. Lorentz Über die Entstehung turbulenter Flüssigkeitsbewegungen und über den Einfluß dieser Bewegungen bei der Strömung durch Röhren, Abh. Theor. Phys., Volume 1 (1907), pp. 43-71

[48] A. Sommerfeld Ein Beitrag zur hydrodynamischen Erklärung der turbulenten Flüssigkeitsbewegungen, Proc. 4th International Mathematical Congress, Rome, vol. 3, 1908, pp. 116-124

[49] W. Ruckes Untersuchungen über den Ausfluß komprimierter Luft aus Kapillaren und die dabei auftretenden Turbulenzerscheinungen, Ann. Phys., Volume 330 (1908) no. 5, pp. 983-1021

[50] L. Hopf Turbulenz bei einem Flusse, Ann. Phys., Volume 337 (1910) no. 9, pp. 777-808

[51] G. Lechner Untersuchung der Turbulenz beim Durchströmen von Wasser und Quecksilber durch spiralförmig gewundene Kapillaren, Ann. Phys., Volume 347 (1913) no. 13, pp. 614-642

[52] F. Noether Über die Entstehung einer turbulenten Fluessigkeitsbewegung, Sitzungsberichte Math.-Phys. Klasse K. Bayerischen Akad. Wiss. (1913), pp. 309-329

[53] K.W.F. Kohlrausch Über das Verhalten strömender Luft in nicht-kapillaren Rohren, Ann. Phys., Volume 349 (1914) no. 10, pp. 297-320

[54] L. Hopf Verlauf kleiner Schwingungen auf einer Strömung reibender Flüssigkeit, Ann. Phys., Volume 349 (1914) no. 9, pp. 1-176

[55] W. Orr The stability or instability of the steady motions of a perfect liquid and of a viscous liquid, part I a perfect liquid, Proc. R. Ir. Acad., A Math. Phys. Sci., Volume 27 (1907), pp. 9-68

[56] G.I. Taylor Phenomena connected with turbulence in the lower atmosphere, Proc. R. Soc. Lond., Volume 94 (1917), pp. 137-155

[57] G.I. Taylor, Observations and speculations on the nature of turbulent motion, Reports and Memoranda of the Advisory Committee for Aeronautics 345 (1917).

[58] L. Hopf Zur Theorie der Turbulenz, Ann. Phys., Volume 364 (1919) no. 14, pp. 493-588

[59] F. Noether Das Turbulenzproblem, Z. Angew. Math. Mech., Volume 1 (1921) no. 2, pp. 125-138

[60] W. Heisenberg Über Stabilität und Turbulenz von Flussigkeitsstromen, Ann. Phys., Volume 379 (1924) no. 15, pp. 577-627

[61] C. Nordmann La « turbulence » du vent et du vol des oiseaux voiliers, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 177 (1923) no. 20, pp. 944-947

[62] M. Brillouin Tenseur d'agitation moyenne. Conductibilité et dissipation de l'énergie d'agitation, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 177 (1923) no. 24, pp. 1257-1262

[63] C. Camichel; M. Ricaud Sur les régimes hydrauliques, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 177 (1923) no. 24, pp. 1265-1268

[64] L. Escande; M. Ricaud Sur quelques procédés de mesure des vitesses en hydraulique, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 179 (1924), pp. 1590-1591

[65] L. Prandtl Bemerkungen über die Entstehung der Turbulenz, Z. Angew. Math. Mech., Volume 1 (1924), pp. 431-436

[66] G.I. Taylor Diffusion by continuous movements, Proc. Lond. Math. Soc., Volume 20 (1921), pp. 196-212

Cité par Sources :

Commentaires - Politique


Ces articles pourraient vous intéresser

About Boussinesq's turbulent viscosity hypothesis: historical remarks and a direct evaluation of its validity

François G. Schmitt

C. R. Méca (2007)


Joseph Boussinesq (1842–1929): a pioneer of mechanical modelling at the end of the 19th Century

Pierre-Antoine Bois

C. R. Méca (2007)


Horace Lamb… and how he found his way back to Manchester

Brian Launder

C. R. Méca (2017)