Lorsqu’un animal se déplace dans un fluide liquide ou gazeux, il met ce fluide en mouvement en échangeant des forces avec lui.
L’oiseau s’appuie sur l’air, le poisson pousse d’un coup de nageoire de l’eau et la force de réaction en retour le propulse en avant.
La mesure directe de ces forces est moins aisée qu’elle peut l’être sur la terre ferme et on procède d’une façon indirecte.
La mécanique des fluides permet de relier le mouvement et la vitesse des particles de fluide autour du corps de l’animal à la force propulsive que va recevoir le corps de l’animal.
Pour connaitre la vitesse de ces particules de fluide, comment procède-t-on ?
On introduit dans le fluide des particles aussi legère que le fluide lui même et qui seront emportées par lui. Les particules introduites sont aussi choisies pour leur pouvoir refléchissant.
des goutelette d’huile très fine en suspension dans l’air (comme sur la photo ci-dessus), des poussieres d’alumines dans l’eau etc...
L’éclairage par deux lasers et l’analyse des reflexions capturées par deux cameras permet alors de connaitre la position les particules dans le fluide. Si on repète cette mesure à deux instants rapprochés, il est alors possible de reassocier les particules identiques sur les deux images consecutives et par consequent d’associer à chaque particule son vecteur vitesse après avoir mesurer son déplacement.
On obtient ainsi une représentation du champ des vitesses du fluide. Des théorèmes de mécanique des fluides permettent alors d’estimer les efforts comme la portance d’une aile, la force d’aspiration d’une proie à l’ouverture de la gueule, etc...
On peut ainsi aussi visualiser les vortex, les tourbillonnements de fluide, ceux produits lors d’un vol battu par exemple.
