We present in this article the work of Henri Bénard (1874–1939), a French physicist who began the systematic experimental study of two hydrodynamic systems: the thermal convection of fluids heated from below (the Rayleigh–Bénard convection and the Bénard–Marangoni convection) and the periodical vortex shedding behind a bluff body in a flow (the Bénard–Kármán vortex street). Across his scientific biography, we review the interplay between experiments and theory in these two major subjects of fluid mechanics.
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José Eduardo Wesfreid. Henri Bénard: Thermal convection and vortex shedding. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 345 (2017) no. 7, pp. 446-466. doi : 10.1016/j.crme.2017.06.006. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2017.06.006/
[1] Titres et travaux scientifiques, Librairie Louis Arnette, Paris, 1926
[2] Dynamics of Spatio-Temporal Cellular Structures: Henri Bénard Centenary Review (I. Mutabazi; J.E. Wesfreid; E. Guyon, eds.), Springer Tracts in Modern Physics, vol. 207, 2006
[3] La Nouvelle Alliance: métamorphose de la science, Gallimard, Paris, 1979
[4] Scientific Biography of Henri Bénard (1874–1939) (I. Mutabazi; J.E. Wesfreid; E. Guyon, eds.), Dynamics of Spatio-Temporal Cellular Structures: Henri Bénard Centenary Review, Springer Tracts in Modern Physics, vol. 207, 2006, pp. 9-40 http://www.springer.com/cda/content/document/cda_downloaddocument/9780387400983-c1.pdf?SGWID=0-0-45-166538-p40224411 (also in)
[5] Leçons sur la viscosite des liquids et des gaz, Gauthier–Villars, Paris, 1907
[6] Stability and instability in nineteenth-century fluid mechanics, Rev. Histoire Math., Volume 8 (2002), pp. 5-65
[7] Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide propageant de la chaleur par convection en régime permanent, Gauthier–Villars, Paris, 1901 (thèse de doctorat)
[8] Lettres de Pierre Duhem à sa fille Hélène, Beauchesne, Paris, 1994
[9] Jules-Louis Breton (1878–1940): un savant parlementaire, Presses universitaires de Rennes, 2010
[10] Bull. Soc. Fr. Phys., 266 (1928), p. 112S
[11] Albert Caquot 1881–1976 Savant, soldat et bâtisseur, Presses des Ponts et Chaussées, 2001
[12] L'Institut de mécanique des fluides de Paris pendant les années Villat (1928–1940), C. R. Physique, Volume 345 (2017) (in this issue) | DOI
[13] Mikroskopische Beobachtungen sehr gesetzmassiger Bewegungen; welche die Bildung von NiederschUigen harziger Korper aus Weingeist begleiten, Ann. Phys., Volume 170 (1855), pp. 447-459
[14] On a changing tessellated structure in certain fluid, Proc. R. Philos. Soc. Glasg., Volume 13 (1882), pp. 464-468
[15] On convection currents in a horizontal layer of fluid, when the higher temperature is on the under side, Philos. Mag., Volume 32 (1916), pp. 529-546
[16] The stability of a layer of fluid heated below, Philos. Mag., Volume 2 (1926), pp. 833-844
[17] Some cases of instability in fluid motion, Proc. R. Soc. A, Volume 118 (1928), pp. 195-208
[18] On the stability of a fluid heated from below, Proc. R. Soc. Lond. Ser. A, Math. Phys. Sci., Volume 204 (1950) no. 1078, pp. 297-309
[19] Sur les tourbillons cellulaires et la theorie de Rayleigh, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 185 (1927), pp. 1109-1111
[20] Sur les tourbillons en bandes et la theorie de Rayleigh, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 185 (1927), pp. 1257-1259
[21] Sur les tourbillons cellulaires, les tourbillons en bandes et la theorie de Rayleigh, Bull. Soc. Fr. Phys., Volume 266 (1928), p. 112S-115S
[22] On the criterion for stability of a layer of viscous fluid heated from below, Proc. R. Soc. A, Volume 125 (1929), pp. 180-195
[23] Sur la limite théorique de stabilité de l'équilibre préconvectif de Rayleigh, comparée à celle que donne l'étude expérimentale des tourbillons cellulaires de Bénard, Journ. Méc. Fluides Univ. Lille, Volume II (1935), p. 317 (Chiron)
[24] Recent work by S. Mal on the forms of stratified clouds, Q. J. R. Meteorol. Soc., Volume 57 (1931), pp. 413-421
[25]
, Publications scientifiques et techniques du ministère de l'Air, Blondel La Rougery, Paris (1939), p. 151[26] Travaux récents sur les tourbillons cellulaires et les tourbillons en bandes. Applications à l'astrophysique et à la météorologie, J. Phys. Radium, Volume 9 (1938), pp. 486-500
[27] On the instability of a fluid when Heated from below, Proc. R. Soc. Lond. A, Volume 152 (1935), pp. 586-594
[28] Surface tension as the cause of Bénard cells and surface deformation in a liquid film, Nature, Volume 178 (1956), pp. 650-651
[29] On convection cells induced by surface tension, J. Fluid Mech., Volume 4 (1958), pp. 489-500
[30] Surface tension and bouyancy effects in cellular convection, J. Fluid Mech., Volume 19 (1964), pp. 341-352
[31] A non-linear stability analysis of the Bénard–Marangoni problem, J. Fluid Mech., Volume 145 (1984), pp. 447-469
[32] On cellular convection driven by surface–tension gradients: effects of mean surface tension and surface viscosity, J. Fluid Mech., Volume 19 (1964), pp. 321-340
[33] La théorie des tourbillons cellulaires de Bérnard, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 202 (1936), pp. 119-121
[34] Bénard Cells and Taylor Vortices, Cambridge University Press, 1993
[35] Tourbillons cellulaires, etc., partie: procédés mécaniques et optiques d'examen; lois numériques des phénomènes, Rev. Gén. Sci. Pures Appl., Volume 11 ( 30 décembre 1900 ), pp. 1309-1328
[36] La mécanique expérimentale des fluides, Rev. Sci., Volume 24 (1929), pp. 740-747
[37] Formation périodique de centres de giration à l'arrière d'un obstacle en mouvement, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 147 ( 9 novembre 1908 ), pp. 839-842
[38] Etude cinématographique des remous et des rides produits par la translation d'un obstacle, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 147 ( 23 novembre 1908 ), pp. 970-972
[39] Sur la zone de formation des tourbillons alternés derrière un obstacle, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 156 ( 31 mars 1913 ), pp. 1003-1005
[40] Sur l'inexactitude, pour les liquides réels, des lois théoriques de Kármán relatives à la stabilité des tourbillons alternés, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 182 (1926), pp. 1523-1525
[41] Über den Mechanismus des Widerstandes, den ein bewegter Körper in einer Flüssigkeit erfährt, Nachr. K. Ges. Wiss. Gött., Math.-Phys. Kl., Volume 5 (1911), pp. 509-517
[42] Über den Mechanismus des Flüssigkeits und Luftwiderstandes, Phys. Z., Volume 13 (1912) no. 2, pp. 49-59 English version: On the resistance mechanisms of fluids and air, NASA-TT-F-16415 (1975)
[43] Theorie der Hiebtone, Ann. Phys., Volume 44 (1914), pp. 801-812
[44] Aeolian tones, Philos. Mag., Volume 29 (1915), pp. 433-444
[45] Ueber eine besondere Art der Tonerregung, Ann. Phys. Chem. Leipzig, NF., Volume V (1878) no. 10, pp. 216-251
[46] Sur la marche des tourbillons alternés derrière un obstacle, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 156 ( 21 avril 1913 ), pp. 1225-1228
[47] On the sound emitted by wires of circular section when exposed to an air current, Philos. Mag. Ser., Volume 6 (1921) no. 42, pp. 173-176
[48] On the frequency of the eddies generated by the motion of circular cylinders through a fluid, Philos. Mag. Ser., Volume 6 (1925) no. 42, pp. 509-511
[49] Aeolan tones, Proc. R. Soc. Lond., Volume 36 (1924), pp. 153-167
[50] Sur l'application de la loi de similitude aux périodes de formation des tourbillons alternés de Bénard–Kármán, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 185 (1927), pp. 1556-1559
[51] Les tourbillons alternés, Publications de l'Inst. electrotechnique et de mécanique appliquée de l'université de Toulouse, Gauthiers–Villars, Paris, 1928
[52] Comment j'ai pris contact avec la transformation de Fourier: Annexe I, Microsc. Microanal. Microstruct., Volume 8 (1997), p. IX-XIV
[53] On the resistance of air, Proc. R. Soc. Lond. A, Volume 79 (1907), pp. 262-273
[54] Influence of viscosity on the stability of the flow of fluids, Proc. R. Soc. Lond. (1910), pp. 482-491
[55] Notice complémentaire sur les titres et travaux scientifiques de M. Henri Bénard, Gauthier–Villars, Paris, 1929
[56] Downstream evolution of the Bénard–von Kármán instability, Phys. Rev. E, Volume 50 (1994), pp. 308-313
[57] Über zweidimensionale Flüssigkeitsströmung zwischen parallelen ebenen Wänden, Ann. Phys., Volume 366 (1920), pp. 173-194
[58] Die absoluten Dimensionen der Kármánschen Wirbelbewegung, Phys. Z., Volume 23 (1922), pp. 363-366
[59] The characteristics of a Kármán vortex street in a channel of finite breadth, Proc. R. Soc. Lond. A, Volume 120 (1928), pp. 34-46
[60] On the stability of Kármán vortex street in a channel of finite breadth, part I and part II, Aeronaut. Ins. Res. Rep. Imp. Univ. Tokyo, Volume 11 (1929) no. 5–6, pp. 53-68 ibid, 55 (1930) 5–46
[61] The Kármán street of vortices in a channel of finite breadth, Philos. Trans. R. Soc. Lond. A, Volume 228 (1929), pp. 275-329
[62] La théorie de l'expérience de M. Henri Bénard sur les tourbillons alternés dans une cuve limitée par deux parois fixes parallèles, C. R. Acad. Sci., Volume 46 (1929), pp. 259-281
[63] Leçons sur la theorie des tourbillons, Institut de Mécanique des Fluides de l'Université de Paris, Gauthier–Villars et Cie, Paris, 1930
[64] Leçons sur la theorie des tourbillons (book review), Nature, Volume 125 (1930), p. 969
[65]
, Librarie Delagrave, Paris (1931), p. 23[66]
, Macmillan Co. (1896), p. 414[67] The principle of similitude, Nature, Volume 95 (1915), pp. 66-68
[68] Theorie der Spalttöne, Ann. Phys., Volume 365 (1919), pp. 701-714
[69] Sur les tourbillons alternés dus à des obstacles en lames de couteau, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 187 ( 3 décembre 1928 ), pp. 1028-1030 (and erratum in: C. R. Acad. Sci. Paris 187, 1300)
[70] Lord Rayleigh and hydrodynamic similarity, Phys. Fluids A, Volume 4 (1992), pp. 2595-2600
[71] Sur la limite du régime laminaire et du régime turbulent, révélée par l'apparition de tourbillons alternés nets, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 183 ( 19 juillet 1926 ), pp. 184-186
[72] Instabilities, Chaos and Turbulence, ICP Fluid Mechanics, Worldscientific, 2010
[73] Hydrodynamic Instabilities, Cambridge University Press, 2011
[74] The Bénard–von Kármán instability: an experimental study near the threshold, J. Phys. Lett., Volume 45 (1984), pp. 483-491
[75] On the Drag and Shedding Frequency of Two-Dimensional Bluff Bodies, NACA, US Government Printing, Washington, DC, 1954 (Technical Report TN 3169)
[76] Perspectives on bluff body aerodynamics, J. Wind Eng. Ind. Aerodyn., Volume 49 (1993), pp. 79-100
[77] Stability and Transition in Shear Flows, Springer, 2001
[78] Sur les lois de la fréquence des tourbillons alternés détachés derrière un obstacle, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 182 (1926), pp. 1375-1377
[79] Les tourbillons alternés et la loi de similitude dynamique, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 187 ( 10 décembre 1928 ), pp. 1123-1125
[80] On the frequency selection finite-amplitude vortex shedding in the cylinder wake, J. Fluid Mech., Volume 458 (2002), pp. 407-457
[81] Linear analysis of the cylinder wake mean flow, Europhys. Lett., Volume 75 (2006), pp. 750-756
[82] Stability properties of forced wakes, J. Fluid Mech., Volume 579 (2007), pp. 137-161
[83] Pushing amplitude equations far from threshold: application to the supercritical Hopf bifurcation in the cylinder wake, Fluid Dyn. Res., Volume 48 (2016)
[84] Les tourbillons cellulaires, notice sur une série de films obtenus dans les laboratoires Gaumont, juillet–octobre 1913, Société des Établissements Gaumont, 1914
[85] Appareil destiné à l'étude des sillages hydrodynamiques par la méthode des rides, cinématographiant à grande fréquence un champ circulaire de 24 cm de diamètre, Stockholm (1930) (also Rév. Aéronaut., 1930)
[86] Necrology of Henri Bénard, Bull. Séances Soc. Fr. Phys., Volume 433 (1939), p. 83S
[87]
, Little Brown, Boston–Toronto (1967), pp. 61-65[88] The AGARD History: 1952–1997, 1999 (NATO RTO)
[89] Sur les oscillations libres des extrémités de tubes élastiques parcourus par un courant uniforme de fluide, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 194 (1932), pp. 49-51
[90] Sur un phénomène d'oscillation auto-entretenue en mécanique des fluides, Publications scientifiques et techniques du ministère de l'Air, E. Blondel La Rougery, Paris, 1939, p. 147
[91] Les cycles limites de Poincaré et la théorie des oscillations auto-entretenues, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 189 (1929), pp. 559-561
[92] History of Nonlinear Oscillations Theory in France (1880–1940), Springer 2017
[93] La mécanique des fluides turbulents avec Dedebant et Wehrlé à l'Office national météorologique (1934–1939), La Météorologie, Volume 8 (1995), pp. 156-164 (numéro spécial)
[94] Theodore von Kármán Collection at the California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA.
[95] Les Grands courants de la pensée mathématique, Albert Blanchard, Paris, 1962
[96] Two works on iteration and related questions, Bull. Amer. Math. Soc., Volume 50 (1944), pp. 67-75
[97] À l'usine de Dora, De l'Université aux camps de concentration: témoignages strasbourgeois, 1996, pp. 177-231
[98] Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability, Oxford, 1961
[99] Oral Histories: S. Chandrasekhar – Session II, 1997 https://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/4551-2
[100] Structure, stabilité et fluctuations, Masson, Paris, 1971
[101] Fluid Dynamics, Gordon and Breach Sci. Pub., 1977
[102] A review of: “Fluid dynamics, Les Houches 1973”, Geophys. Astrophys. Fluid Dyn., Volume 9 (1977), pp. 331-332
[103] History of chaos from a french perspective (C. Skiadas, ed.), The Foundations of Chaos Revisited: From Poincaré to Recent Advancements, Springer, 2016, pp. 91-101
Cité par Sources :
Commentaires - Politique
La mécanique des fluides en France dans la première moitié du xxe siècle
François Charru
C. R. Méca (2023)
Une histoire de l'Institut de mécanique des fluides de Toulouse de 1913 à 1970
François Charru
C. R. Méca (2017)