Comptes Rendus Mécanique (CRM)

Vincent Hakim

From growing bubbles and dendrites to biological forms

Carlos N. Tomé

Ricardo A. Lebensohn

Polycrystal thermo-elasticity revisited: theory and applications

Eduardo Rojas

Hiram Arroyo

Jaime Horta

María de la Luz Pérez-Rea

Teresa López-Lara

Juan Bosco Hernández

Modeling the soil–water retention curves while the soil is deforming

Patrick Huerre

Comptes Rendus
Mécanique
Patrick Huerre
Yves Couder (1941–2019): A life in search of the beauty of fluid motion
Volume 348, issue 6-7 (2020), p. 397-400.
<https://doi.org/10.5802/crmeca.37>
Part of the Thematic Issue: Tribute to an exemplary man: Yves Couder
Guest editors:Martine Ben Amar (Paris Sciences & Lettres, LPENS, Paris, France),
Laurent Limat (Paris-Diderot University, CNRS, MSC, Paris, France),
Olivier Pouliquen (Aix-Marseille Université, CNRS, IUSTI, Marseille, France)
and Emmanuel Villermaux (Aix-Marseille Université, CNRS, Centrale Marseille,
IRPHE, Marseille, France)
© Académie des sciences, Paris and the authors, 2020.
Some rights reserved.
This article is licensed under the
Creative Commons Attribution 4.0 International License.
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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Comptes Rendus
Mécanique
2020, 348, n 6-7, p. 397-400
https://doi.org/10.5802/crmeca.37
Tribute to an exemplary man: Yves Couder
Hommage to the man and his career
Yves Couder (1941–2019): A life in search of
the beauty of fluid motion
Patrick Huerrea
a Laboratoire d’Hydrodynamique - LadHyX, CNRS – Ecole Polytechnique, Institut
Polytechnique de Paris, F – 91128 Palaiseau, France
E-mail: huerre@ladhyx.polytechnique.fr
Abstract. In this article, I briefly discuss the remarkable scientific accomplishments of Yves Couder, their
impact in the fluid dynamics community worldwide and his unique personality. It is a personal tribute to a
friend and a colleague I have known for the past 35 years.
Keywords. Soap films, Turbulence, Fingering, Morphogenesis, Drop dynamics.
Yves Couder passed away at age 78 on April 2, 2019 in Paris, surrounded by his wife Lorna and
their two children Jeanne and Julien. Many of his friends and colleagues attended the memorial
and burial ceremonies held on April 8, 2019.
He was Professor of Physics at the Denis Diderot University in Paris and a member of the
Académie des Sciences.
After completing his doctorate in physics at the University of Paris in 1965, Yves started
working at Ecole normale supérieure where he created and developed a talented and thriving
research team. In 1985, he also became Professor of Physics at the Paris Denis Diderot University
where, as of 2006, his research activities moved within the Matière et Systèmes Complexes (Matter
and Complex Systems) laboratory. He played a pivotal role in the foundation and establishment
of this new lab.
Yves Couder’s research achievements in Fluid Dynamics are simply stellar: he has made pace-
setting and truly seminal contributions in several important areas of the field by conceiving
deceptively simple experiments. Here are some of his most striking accomplishments in Fluid
Physics and in closely connected areas.
Soap films, dynamics of vortices and two-dimensional turbulence. Yves Couder and colleagues
[1,2] were the first to introduce soap films as an original setting to study the dynamics of vortices
and the properties of two-dimensional turbulence. In particular he was able to observe and char-
acterize the inverse energy cascade predicted by the theory of two-dimensional turbulence. This
very productive analogy subsequently led to the development of other soap film experiments in
several groups in the USA and Europe.
ISSN (electronic) : 1873-7234 https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/
398 Patrick Huerre
Figure 1. Yves Couder and Stéphane Perrard, 2011.
Three-dimensional turbulence and vortex filaments. Yves Couder and colleagues [3] were also
the first to detect and characterize intense vortex filaments in three-dimensional turbulence.
They showed that such filaments, referred to as the sinews of turbulence by Keith Moffatt, are
responsible for the production of low-pressure bursts in the so-called French washing machine
experiment.
Saffman-Taylor fingering. This phenomenon refers to the formation of fingers at the interface
between two fluids when a more viscous fluid is displaced by another less viscous fluid. Yves [4]
demonstrated that the application of singular perturbations at the tip of the finger is sufficient to
influence the selection process that determines the finger configuration.
Ferromagnetic drops, morphogenesis and the growth of plants. The spiral patterns displayed
by plants may be explained by resorting to the properties of Fibonacci sequences and the Golden
Mean. Yves has confirmed these features by studying in detail the spiral patterns formed by the
arrangement of seeds in the central bud of sunflowers [5, 6]. Here again he proposed a striking
analogy between this process and pattern formation in a collection of ferromagnetic drops. This
fluid experiment led to a global interpretation of the observed patterns: the system of drops tends
to a configuration based on irrational numbers since, during the pattern formation process, it is
observed to avoid rational numbers.
Particle-wave duality in drop dynamics. In his last years (Figures 1 and 2), Yves Couder was en-
gaged in a comprehensive investigation of the dynamics of drops that bounce on a liquid inter-
face subjected to periodic vertical oscillations (Faraday experiment). This set-up revealed the ex-
istence of a dynamic coupling between the vertical motion of the bouncing drop and the gravity
C. R. Mécanique, 2020, 348, n 6-7, 397-400
Patrick Huerre 399
Figure 2. Yves Couder and Emmanuel Fort, 2011.
wave field which it generates [7, 8]. The study of this phenomenon has led to fascinating macro-
scopic analogs of G.I. Taylor’s single-photon experiment and de Broglie’s electron diffraction ex-
periment [9]. Chaotic régimes were more recently identified [10] and Yves’ pioneering studies
have triggered further important research in the USA.
John Bush, Professeur of Mathematics at MIT, whose recent work has been inspired by
Couder’s, states: “In demonstrating the possibility of both observing and understanding this phe-
nomenon on a macroscopic scale, Couder’s experiments invite us to reconsider the philosoph-
ical foundations of quantum mechanics. What better role for fluid mechanics than questioning
the foundations of modern physics? What better goal than the prospect of restoring determinism
and realism to science ? Indeed it is (one’s) hope that hydrodynamic quantum analogue systems,
as initiated by (Yves) Couder, will establish fluid mechanics as a subject worthy of representa-
tion in modern physics departments worldwide. Couder’s research (presently) continues in the
pioneering spirit of G.I. Taylor” (John Bush private communication).
During his career, Yves received many distinctions: the Prize of Institut Français du Pétrole
of the Académie des Sciences in 1993, the Gentner-Kastler Prize jointly awarded by the Deutsche
Physikalische Gesellschaft and the Société Française de Physique in 2006, the Trois Physiciens
(Abraham, Bloch et Bruhat) Prize in 2007. He received in 2012 the EUROMECH Fluid Mechan-
ics Prize of the European Mechanics Society with the simple, yet very meaningful citation: for ex-
periments in fluid mechanics which are novel, elegant, deep and provocative.
Yves’ creativity was exceptional and he had a special talent for detecting profound analogies
between seemingly very distinct fields. He has had a profound impact on colleagues and young
brilliant researchers both in the US and in Europe, who constitute what may rightfully be called
an informal Couder school of macroscopic physics.
As the reader of these lines may already know, Yves was the kind of Man one rarely happens to
meet during a researcher’s career. As far as I am concerned, it was on the occasion of my visit at
Ecole Normale Supérieure in Paris in 1985 that I had the chance of getting to know him. In those
years, he worked with Marc Rabaud and Jean-Marc Chomaz on obtaining strikingly beautiful
images of the dynamics of vortices in liquid soap films (see above).
C. R. Mécanique, 2020, 348, n 6-7, 397-400
400 Patrick Huerre
One could not avoid being seduced by the disconcerting, yet deep, freshness of his intellect. A
few weeks before his passing, as he was severely weakened, I was once more surprised by his cor-
rosive intuition regarding the different types of memory, when he juggled from his experiments
on jumping drops (see above) to rebound on his thoughts relative to the distinct forms of memory
of the human mind.
This was also obvious in the way he interacted with friends and colleagues. I will never forget
his warm voice and the discretely amused twinkles in his eye. When one came to know him better,
one would discover a genuine modesty. No incongruous pomposity in communicating the results
of his own research but rather an immediate opening to address the next relevant and pressing
questions! The new developments, although remarkable, would almost be relegated in favour of
really new unresolved issues!
Thus, it is on many grounds that Yves was elected to the Académie des Sciences in 2013
within the section of Mechanical and Computational Sciences. We both used to joke about the
coexistence of two distinct communities of researchers in fluid dynamics: physicists and for lack
of an equivalent word in English, mécaniciens. These two varieties of fluid dynamicists were
frequently rivals but they were unanimous in welcoming Yves within the Academy. During our
debates regarding the selection of candidates for various prizes, he would focus his attention
on the major scientific achievements of the candidates and bypass most biographical aspects in
their career, which to him, appeared to be anecdotal. Once again, this was typical of his approach,
away from the marked trails and right to the essentials.
Last but not least, on a more personal note, I fondly keep in my mind the lively and lovely
dinners at Lorna and Yves’ home on La butte aux cailles in Paris where one would always have
stimulating conversations in a convivial atmosphere.
Yves Couder is sorely missed in our community but for years to come, he will remain a vibrant
source of inspiration. . .
Acknowledgements
The author is grateful to Julien Moukhtar and to Laurent Limat, director of the Matière et Systèmes
Complexes laboratory for providing the two photographs of Yves Couder which are included in
the present article.
References
[1] Y. Couder, C. Basdevant, “Experimental and numerical study of vortex couples on two-dimensional flows”, J. Fluid
Mech. 173 (1986), p. 225-251.
[2] Y. Couder, J. M. Chomaz, M. Rabaud, “On the hydrodynamics of soap films”, Physica D 37 (1989), p. 384-405.
[3] S. Douady, Y. Couder, M. E. Brachet, “The direct observation of the intermittency of intense vorticity filaments in
turbulence”, Phys. Rev. Lett. 67 (1991), p. 983-986.
[4] Y. Couder, N. Gérard, M. Rabaud, “Narrow fingers in the Saffman–Taylor instability”, Phys. Rev. Lett. 34 (1986),
p. 5175-5178.
[5] S. Douady, Y. Couder, “Phyllotaxis as a physical self-organized growth process”, Phys. Rev. Lett. 68 (1992), p. 2098-
2101.
[6] S. Douady, Y. Couder, “Phyllotaxis as a dynamical self-organizing process. 1. The spiral modes resulting from time-
periodic iterations”, J. Theoret. Biol. 178 (1996), p. 255-274.
[7] Y. Couder, S. Protière, E. Fort, A. Boudaoud, “Dynamical phenomena – Walking and orbiting droplets”, Nature 437
(2005), no. 7056, p. 208.
[8] S. Protière, A. Boudaoud, Y. Couder, “Particle-wave association on a fluid interface”, J. Fluid Mech. 554 (2006), p. 85-
108.
[9] Y. Couder, E. Fort, “Single particle diffraction and interference at a macroscopic scale”, Phys. Rev. Lett. 97 (2006),
154101.
[10] S. Perrard, M. Labousse, M. Miskin, E. Fort, Y. Couder, “Self-organization into quantized eigenstates of a classical
wave-driven particle”, Nat. Commun. 5 (2014), p. 3219.
C. R. Mécanique, 2020, 348, n 6-7, 397-400


Yves Couder (1941–2019): A life in search of the beauty of fluid motion

Yuval Dagan

John W. M. Bush

Hydrodynamic quantum field theory: the free particle

M. H. Tchiekre

A. D. V. Brou

J. K. Adou

Deterministic optimization techniques to calibrate parameters in a wildland fire propagation model

J. Diani

O. Castelnau

F. Chinesta

Comptes Rendus
Mécanique
J. Diani, O. Castelnau et F. Chinesta
Foreword
Volume 348, issue 10-11 (2020), p. 781-783.
<https://doi.org/10.5802/crmeca.65>
Part of the Thematic Issue: Contributions in mechanics of materials
Guest editors: Julie Diani, Olivier Castelnau and Francisco Chinesta
© Académie des sciences, Paris and the authors, 2020.
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Comptes Rendus
Mécanique
2020, 348, n 10-11, p. 781-783
https://doi.org/10.5802/crmeca.65
Contributions in mechanics of materials
Foreword
J. Diani∗, a, O. Castelnaub et F. Chinestab
a Laboratoire de Mécanique des Solides, UMR CNRS, Ecole Polytechnique, Institut
Polytechnique de Paris, Route de Saclay, 91128 Palaiseau, France
b Laboratoire des Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux, Arts et Métiers
Sciences et Technologies, CNRS, CNAM, HESAM, 151 bd de l’hôpital, 75013 Paris,
France
Courriels : julie.diani@polytechnique.edu (J. Diani), olivier.castelnau@ensam.eu
(O. Castelnau), francisco.chinesta@ensam.eu (F. Chinesta)
Manuscrit reçu et accepté le 24 novembre 2020.
La mécanique des matériaux, qu’il s’agisse d’alliages métalliques, de polymères, de compo-
sites, ou encore de minéraux, est un domaine de recherche vaste s’appuyant aussi bien sur la
physique, la chimie, les mathématiques, les techniques numériques, que les sciences expérimen-
tales. Elle a la particularité de traverser les échelles de l’atome au milieu continu macroscopique.
En particulier, la prise en compte des mécanismes élémentaires de déformation aux échelles per-
tinentes permet la construction de modèles de comportement robustes, i.e. qui soient capables
non seulement de reproduire fidèlement les observations mais aussi de prédire le comportement
mécanique dans des conditions inexplorées ou inexplorables expérimentalement. Ainsi, grâce à
la mise en œuvre de techniques de transition d’échelle, les effets de la microstructure du ma-
tériau et de son évolution au cours du chargement sont pris en compte naturellement dans la
construction du modèle. On définit ainsi des lois de comportement tridimensionnelles, physi-
quement fondées, prenant éventuellement en compte les effets de couplages thermique, magné-
tique, électrique . . . , utiles à la mise en œuvre ou au dimensionnement de pièces, d’ouvrages ou
de structures . . .
Ce numéro spécial des comptes rendus de mécanique est l’occasion d’honorer le travail et la
carrière de notre collègue et ami Pierre Gilormini qui a contribué de façon tout à fait essentielle
à ce domaine de recherche. Durant sa carrière, Pierre a su naviguer entre les échelles et les
matériaux. Doté d’une très grande culture scientifique associée à une expertise pointue, qui
a largement profité à nombreux étudiants et collègues, il a su développer des collaborations
fructueuses tout en gardant l’indépendance d’esprit qui lui est chère.
Pierre Gilormini est né en 1953, à Bastia, en Haute-Corse. En 1973, il intègre l’Ecole Centrale
des Arts et Manufactures, et après un Diplôme d’Etudes Approfondies sur les propriétés méca-
niques des matériaux, obtenu à l’Ecole des Mines de Paris, il devient ingénieur de recherche au
∗Auteur correspondant.
ISSN (electronic) : 1873-7234 https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/
782 J. Diani et al.
CEMEF (Sophia Antipolis). Il y réalise une thèse de docteur ingénieur sur la formation du co-
peau, à l’époque où l’optimisation des méthodes cinématiques nécessite une bonne intuition et
un sens physique certain pour proposer des champs de vitesses astucieusement choisis. La si-
mulation de procédés de formage initiée pendant cette thèse l’amènera à s’intéresser à la fois aux
comportements en grandes transformations (avec P. Rougée), qui y jouent un rôle central, à l’ap-
proche du comportement d’agrégats polycristallins par homogénéisation (avec F. Montheillet,
en particulier) qui en constitue un débouché naturel et aux méthodes numériques par éléments
finis.
En 1986, après l’obtention d’une thèse d’état, P. Gilormini passe une année de chercheur
invité à l’université de Mc Gill à Montréal, où il travaille sur la prédiction du développement de
textures cristallines sous chargement avec J. Jonas. C’est la rencontre avec un chercheur d’une
immense culture à la fois théorique et expérimentale qui marque le jeune chercheur. Ses travaux
de simulations des procédés continueront au LMT (ENS de Cachan) qu’il intègre en 1987, avec
la simulation du profilage (G. Nefussi). Ils culmineront par un travail avec B. Bacroix, mettant
en jeu l’ensemble de ses compétences grâce à une approche multi-échelle utilisant un critère
de plasticité, ajusté sur des calculs de plasticité cristalline, et implémenté numériquement. La
simulation par éléments finis de l’emboutissage d’un cylindre prédit des ondulations dans la
pièce finale imputées à l’anisotropie plastique du matériau.
Intéressé par les grandes transformations, il rejoint le G.R.E.C.O. Grandes Déformations et En-
dommagement créé par J. Lemaitre. Il y rencontre notamment A. Zaoui, T. Bretheau, M. Ber-
veiller, P. Suquet. Prévoir l’endommagement lors des déformations plastiques notamment du fait
des inclusions, l’amène à considérer une inclusion, puis plusieurs, en route vers l’homogénéisa-
tion.
L’étude du comportement mécanique des matériaux hétérogènes par homogénéisation est
l’activité qui lui vaudra le plus de notoriété. Intéressé par la plasticité et la mise en forme des
métaux, c’est naturellement que Pierre se forme à l’homogénéisation en lisant l’œuvre complète
de celui qui sera l’un de ses modèles, R. Hill. La pléthore des modèles justifiés uniquement par
des comparaisons avec l’expérience ne le satisfait pas. Il est alors séduit par la borne supérieure
obtenue par une formulation variationnelle et proposée par un jeune chercheur (P. Ponte Cas-
tañeda). Il utilise cette borne pour montrer à l’ensemble de la communauté internationale le
faible nombre de modèles qui ne la violent pas et, conscient de la grande expertise de l’école
d’homogénéisation française, il organise avec M. Bornert et T. Bretheau la première école théma-
tique du CNRS sur l’homogénéisation (2 semaines) à La Londe-les-Maures. Deux ouvrages inti-
tulés Homogénéisation en mécanique des matériaux, faisant référence dans le domaine, en sont
le fruit.
En 2004, il suit T. Bretheau dans une nouvelle aventure : la création d’un unique laboratoire
de mécanique à l’Ecole Nationale Supérieure des Arts et métiers (Paris). C’est là qu’il découvre
les réseaux polymères qui lui offriront des possibilités de recherche extrêmement variées, de la
modélisation du comportement hyperélastique, viscoélastique en grandes transformations, par
des lois phénoménologiques, à l’homogénéisation lorsque des charges sont ajoutées à la matrice
polymère (G. Régnier, J. Diani), à la nano-impression de films polymère par lithographie (H.
Teyssedre) et jusqu’à la dégradation des réseaux polymères par hydrolyse (E. Richaud, J. Verdu).
A cette occasion, Pierre découvre un autre maître dans les écrits de P.J. Flory. On peut retenir
deux contributions tout à fait originales : l’utilisation des théories probabilistes généralement
appliquées à la gélification et étendues avec succès à la dégradation des polymères par coupures
de chaînes, un dégel en quelque sorte (E. Richaud, J. Verdu) et la démonstration théorique et
expérimentale que la propriété de mémoire de forme des réseaux polymères amorphes n’est
que l’expression de deux de leurs propriétés intrinsèques, viscoélasticité et équivalence temps-
température (J. Diani).
C. R. Mécanique, 2020, 348, n 10-11, 781-783
J. Diani et al. 783
Pendant cette longue carrière, Pierre Gilormini a toujours préféré « savoir faire » plutôt que
« faire faire ». Il a ainsi guidé de jeunes chercheurs par l’exemple : exemple de son travail, de sa
rigueur, de sa curiosité, de son expertise et de son indépendance. Cette indépendance lui a per-
mis de travailler avec un grand nombre de collaborateurs qu’il a toujours choisis pour la richesse
des échanges qu’il pouvait y trouver. Il semble complètement naturel que ce soit par l’intermé-
diaire d’un numéro spécial des Comptes Rendus de Mécanique de l’Académie des Sciences que
nous puissions rendre hommage à ce chercheur à qui la diffusion de la connaissance tient tant à
cœur et dont cette revue détient l’une de ses très importantes contributions [P. Gilormini, 1995.
Insuffisance de l’extension classique du modèle auto-cohérent au comportement non-linéaire.
Comptes-Rendus de l’académie des sciences, série II, 320, 115-122].
J. Diani
Palaiseau
julie.diani@polytechnique.edu
O. Castelnau
Paris
olivier.castelnau@ensam.eu
F. Chinesta
Paris
francisco.chinesta@ensam.eu
C. R. Mécanique, 2020, 348, n 10-11, 781-783


Foreword

K. Derrien

S. Ritterbex

P. Carrez

P. Cordier

H. Moulinec

Multiscale modeling of the effective viscoplastic behavior of $\protect \mathrm{Mg}_2\protect \mathrm{SiO}_4$ wadsleyite: bridging atomic and polycrystal scales

Mohammad Dehghani

Alireza Shafiei

Mohammad Mahdi Abootorabi

Analyzing orthogonal cutting process using SPH method by kinematic cutting tool

Jacob S. Bach

Alexis Duchesne

Tomas Bohr

Shape dynamics of rotating polygons on the surface of liquid nitrogen in a Leidenfrost state

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From growing bubbles and dendrites to biological forms

Polycrystal thermo-elasticity revisited: theory and applications

Modeling the soil–water retention curves while the soil is deforming

Yves Couder (1941–2019): A life in search of the beauty of fluid motion

Hydrodynamic quantum field theory: the free particle

Deterministic optimization techniques to calibrate parameters in a wildland fire propagation model

Foreword

Multiscale modeling of the effective viscoplastic behavior of \protect \mathrm{Mg}_2\protect \mathrm{SiO}_4 wadsleyite: bridging atomic and polycrystal scales

Analyzing orthogonal cutting process using SPH method by kinematic cutting tool

Shape dynamics of rotating polygons on the surface of liquid nitrogen in a Leidenfrost state

2,303

2,511