Hydrodynamique : nombre de Strouhal et efficacité propulsive

L’optimum biologique 0,25 – 0,35

Le nombre de Strouhal (St = f × A / U) compare la fréquence des battements de queue à la vitesse de nage. Les ingénieurs aéronautiques ont découvert que tous les nageurs et voltiges performants du règne animal — du dauphin au thon, du colibri au requin — convergent vers la plage optimale 0,25 – 0,35. Tableau pour 18 cétacés et référents.

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Le nombre de Strouhal : pourquoi 0,25-0,35 ?

Le nombre de Strouhal (St) est un nombre adimensionnel défini comme St = f × A / U, où f est la fréquence de battement de la fluke, A l’amplitude et U la vitesse de nage. Triantafyllou et al. (1991, MIT) ont montré que la propulsion ondulatoire est énergétiquement optimale dans la fenêtre St = 0,25 à 0,35, là où le sillage forme un train de tourbillons opposés (« vortex street ») qui pousse efficacement.

Or les cétacés, les requins thons, les oiseaux marins et même les insectes en vol convergent vers cette même bande de Strouhal : un cas spectaculaire de convergence évolutive sur une contrainte hydrodynamique universelle. Cette loi inspire aujourd’hui le biomimétisme appliqué aux drones sous-marins (RoboTuna du MIT) et aux turbines.