​Aujourd'hui, la compréhension du transport turbulent demeure un problème majeur en physique des fluides, en particulier pour les écoulements à grand nombre de Reynolds où les interactions multi-échelles deviennent prépondérantes. Dans ce contexte, l'écoulement de Taylor–Couette -entre deux cylindres coaxiaux en rotation relative- constitue un système modèle pour étudier ces phénomènes, car il permet un contrôle précis des conditions aux limites (c.-à-d. de ce qui est imposé au fluide aux parois, comme la vitesse de rotation des deux cylindres) et un accès direct au transport turbulent via la mesure du couple.

Les techniques classiques de mesure reposent souvent sur des capteurs en rotation, qui sont difficiles à mettre en œuvre dans des environnements contraints, notamment à basse température. Or, l'étude de l'hélium liquide, et en particulier de sa phase superfluide*, ouvre de nouvelles perspectives pour explorer des formes de turbulence où interviennent des mécanismes quantiques. Cela nécessite donc des dispositifs expérimentaux capables de fonctionner dans des conditions extrêmes tout en conservant une grande précision de mesure.

Nous avons ainsi développé une installation expérimentale dans laquelle seul le cylindre interne est mis en rotation, tandis que le cylindre externe est suspendu à un fil de torsion et sert directement de capteur de couple. La déviation angulaire de ce cylindre, mesurée optiquement, permet de déterminer le couple exercé par le fluide sans recourir à des dispositifs embarqués en rotation. Un système d'amortissement par courants de Foucault* assure une stabilisation rapide, rendant possible des mesures en régime stationnaire. 

L'appareil est conçu pour fonctionner aussi bien avec des gaz qu'avec de l'hélium liquide sur une large plage de températures. Cette flexibilité permet de couvrir plus de cinq décades en nombre de Reynolds et d'explorer à la fois des régimes classiques et superfluides. Les premières mesures montrent un parfait accord avec les lois d'échelle connues en turbulence classique, tout en ouvrant l'accès à des conditions où les effets quantiques peuvent jouer un rôle significatif dans le transport. L'accès direct au couple permet une mesure globale du transport de moment angulaire, particulièrement pertinente pour comparer ces différents régimes physiques.

Ce nouveau dispositif constitue donc un outil expérimental polyvalent et pionner pour l'étude de l'écoulement de Taylor–Couette, avec un fluide classique ou quantique. Les mesures de couple offrent un diagnostic global du transport turbulent, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des différences et des similitudes entre turbulence classique et quantique.