Le flux d'air qui enveloppe une aile ou une pale de turbine se comporte comme une corde : d'abord lisse et stratifié — c'est le régime laminaire. Mais dès que la vitesse augmente ou qu'une ondulation externe apparaît, la corde se met à vibrer de manière chaotique — c'est la turbulence. Prédire avec précision le moment de cette rupture est crucial : la traînée, l'échauffement et le bruit en dépendent.
Les expériences classiques de la série T3, menées sur une plaque plane en soufflerie, sont devenues une référence pour valider les modèles. Cependant, elles ne mesuraient la vitesse qu'en des points isolés. Les méthodes de calcul modernes nécessitent une image tridimensionnelle complète dans le temps. Pour l'obtenir, les scientifiques ont réalisé une « expérience numérique » — une simulation haute fidélité utilisant la méthode implicite des grandes échelles (iLES). Ils ont reproduit les conditions de ces expériences T3, mais cette fois, ils ont vu chaque petit tourbillon en volume.
Les résultats de la simulation correspondent bien aux mesures de frottement et aux profils de vitesse des anciennes expériences. Mais lorsque les mêmes données ont été fournies à deux modèles d'ingénierie populaires (SA-BCM et k-ω-γ), il s'est avéré que les deux se trompent systématiquement, tant sur le début de la transition que sur son étendue. Le décrochage calculé soit retarde, soit s'étire.
La base de données créée n'est pas simplement une validation des anciens modèles. C'est un fondement pour en entraîner de nouveaux, basés sur des réseaux de neurones physiquement informés. Ils pourront capturer des motifs subtils qui échappent aux formules simplifiées. Cette approche promet de rendre les calculs plus précis, et les ailes et les pales plus fiables.
Sur une plaque plane, la turbulence peut apparaître même sans la moindre aspérité — il suffit de pulsations chaotiques dans le flux incident, comme des rides sur l'eau provoquées par un vent lointain.
Dans le roman « Seul sur Mars » d'Andy Weir, le décrochage turbulent de l'écoulement dans une tempête de poussière devient une catastrophe — des modèles de transition plus précis auraient permis de la prédire à l'avance.