Vortex : qu'est-ce que c'est ?

Le terme vortex est utilisé pour désigner un mouvement tourbillonnaire de fluide ou de particules, c'est également un accessoire de piscine (qui reproduit le vortex du liquide).

Principe du vortex

Écoulement tourbillonnaire où les particules fluides tournent autour d'un axe instantané. Il ne faut pas confondre ces vortex ou tourbillonstourbillons caractérisant une structure globale de l'écoulement et la vorticité des particules qui traduit leur rotation sur elles-mêmes.

Des vortex apparaissent en particulier au bout des ailes des avions (allées de von Karman).

Les vortex rectilignes les plus simples sont modélisés en mécanique des fluides par des champs de vitesse de la forme Vrⁿ=C, où r est le rayon vecteur, C une constante.

Le modèle des tourbillons marginaux d'aile de Prandtl est un exemple de tourbillons irrotationnels (les particules tournent autour d'une direction fixe mais sans tourner sur elles mêmes, à l'instar des nacelles d'une grande roue foraine). A l'opposé les particules fluides tournent sur elles-mêmes dans une couche limite laminairelaminaire de plaque plane alors que leur trajectoire est quasi rectiligne, ce n'est donc pas un écoulement tourbillonnaire mais il est rotationnel.

Les écoulements turbulents sont le siège à la fois de tourbillons (aux grandes échelles) et de vorticité (rotationnel) aux échelles plus petites où se dissipe l'énergie sous l'effet de la viscositéviscosité.

Comment se forment les vortex ?

Les vortex se forment généralement en raison de la rotation de fluides, que ce soit dans l'atmosphèreatmosphère, les océans ou d'autres environnements. Dans l'atmosphère, les vortex atmosphériques peuvent se former en raison de différences de température et de pressionpression, créant des tourbillons qui peuvent évoluer en phénomènes météorologiques tels que les tornadestornades ou les ouragansouragans. Dans les océans, les vortex océaniques, comme les tourbillons marins, peuvent se former en raison de courants marins complexes et de la topographie des fonds marins.

Qu'est-ce qu'un vortex quantique ?

En physiquephysique, un vortex quantique désigne est une structure topologique dans un système quantique qui présente des propriétés distinctives telles que la superfluiditésuperfluidité et la supraconductivitésupraconductivité. Ces structures émergentémergent dans des systèmes physiques tels que les condensats de Bose-Einsteincondensats de Bose-Einstein et les supraconducteurssupraconducteurs à haute température critiquetempérature critique. Ils se caractérisent par des flux d'énergie et de matièrematière qui se comportent de manière cohérente et non dissipative, ce qui les rend extrêmement intéressants pour des applicationsapplications dans des domaines tels que la technologie des semi-conducteurssemi-conducteurs, la conception de dispositifs quantiques et la recherche en informatique quantique.

Vitesse de rotation d'un vortex

La vitesse de rotationvitesse de rotation d'un vortex peut varier en fonction de plusieurs facteurs, notamment la nature du fluide dans lequel il se forme et les conditions environnementales. Dans le contexte météorologique, les tornades peuvent présenter des vitesses de rotation extrêmement élevées, atteignant parfois plusieurs centaines de kilomètres par heure, tandis que dans les océans, les tourbillons marins peuvent avoir des vitesses de rotation plus modérées. 

Cette variation s'explique par la structure du vortex qui s'élargit en haut pour se rétrécir en descendant. Ainsi, le fluide situé au bas du vortex est contraint de circuler dans un espace plus restreint, nécessitant ainsi une rotation plus rapide pour s'aligner avec la vitesse du fluide tournant autour de l'axe au sommet du vortex.