Vortex

Définition

Un vortex est un tourbillon creux, constitué d'une masse de fluide ou d'air tourbillonnant, qui prend naissance dans un fluide qui s'écoule. Il est une portion de fluide en rotation autour d'un axe. Les vortex sont des tourbillons de grand diamètre dans une masse d'eau.

Un vortex :

Un vortex est représenté sous la forme d'un tourbillon à apex et base larges mais rétréci au milieu. Un vortex peut également être observé dans la vraie vie facilement en faisant tourner une bouteille d'eau, en vidant l'évier, en faisant tourbillonner la tasse de thé, etc.

Explications

En météorologie, les vortex sont aussi appelés des supercellules. Les vortex existent dans la nature sous un certain nombre de formes telles que les tornades, les ouragans, les tourbillons, etc.

En mécanique des fluides et aérodynamique, un vortex est un mouvement rotatif d'éléments fluides autour d'un axe de rotation rectiligne ou courbe. Le concept de vortex est plutôt intuitif et n'est pas formulé mathématiquement avec précision. Un vortex est plus large en haut, et il se rétrécit progressivement en se déplaçant vers le bas. C'est à cause de la différence de pression. La pression est moindre en haut et maximale en bas. La direction d'un vortex est généralement déterminée par l'effet Coriolis (force de Coriolis).

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Formation d'un vortex tourbillonnant

Un vortex se forme généralement lorsqu'il existe une différence significative dans la vitesse du fluide. La différence de vitesse développe une force pure qui fait tourbillonner l'eau autour. L'eau tourbillonnante maintient son moment cinétique en tournant continuellement autour d'un point central tout en perdant simultanément une partie de l'énergie due à la force de frottement existant entre l'eau en mouvement et l'eau stagnante.

Par exemple, si vous plongez une plaque en céramique ou en métal dans le bassin d'eau et que vous la poussez vers l'avant le long d'une ligne droite, un vortex ou plusieurs vortex se forment. En effet, l'eau qui entre en contact avec la plaque subit un mouvement et l'eau présente loin de la plaque reste immobile. L'eau autour de la limite de la plaque a tendance à avancer et à être poussée sur les côtés. Dans le même temps, l'eau présente au dos de la plaque est aspirée vers l'avant.

Maintenant, même si vous retirez la plaque, l'eau en mouvement continue de tourner et forme des vortex facilement visibles à l'oeil nu. Les deux vortex ainsi formés avancent à la même vitesse et contiennent une ligne d'axe courbe. Cela signifie que les deux vortex sont connectés l'un à l'autre et forment un demi-anneau du vortex. Un morceau de matière ajouté à un anneau vortex est transféré à l'autre anneau vortex.

Selon la loi de Helmholtz, une ligne de vortex ne peut ni commencer ni se terminer dans un fluide. Cela signifie qu'un anneau de vortex se ferme soit en boucle, soit en deux points limites distincts. De même, dans le cas des gaz, le vent rapide se déplaçant au-dessus du vent lent est responsable de la formation d'anneaux de fumée vortex, d'ouragans ou d'autres types de vortex dans l'air.

Vitesse de rotation d'un vortex

La vitesse de rotation d'un vortex est plus élevée en bas qu'en haut. C'est parce que le vortex est plus large en haut et qu'il se rétrécit en se déplaçant vers le bas. Le fluide présent au fond a tendance à se déplacer dans une voie circulaire étroite, c'est pourquoi il doit avoir un nombre élevé de rotations par minute pour correspondre à la vitesse du fluide tournant autour du même axe au sommet du vortex.

Applications

Le principe du vortex est à la base de la construction de nombreux appareils tels qu'une machine à laver, des séparateurs lait/crème, etc. Le concept du vortex est également utilisé dans le domaine médical et de la défense pour effectuer divers tests sur un échantillon de sang et de concevoir des combinaisons spéciales pour les pilotes d'avions de chasse.

Les pilotes d'avions de chasse subissent généralement des virages serrés et tournent à grande vitesse. Cela projette le sang vers la limite extérieure des vaisseaux, ce qui peut entraîner de graves problèmes de santé.

Escargot Vortex

Les vortex sont aussi des gastéropodes d'eau douce :

L'escargot Anisus vortex est communément et simplement appelé Vortex par les aquariophiles ou amateurs de nature.

Vortex est aussi le nom commun de certains petits escargots dulcicoles, de type planorbe, et plus précisément Anisus vortex, une espèce d'escargot bien connue en aquarium d'eau douce. Ce vortex d'eau douce existe dans pratiquement toute l'Europe.

En rapport avec "vortex"

• ouragan

  

  Un ouragan est une très forte tempête dans l'échelle de Beaufort avec un vent de force 12, de plus de 120 km/h.

• supercellule

  

  Une supercellule est une énorme tempête en rotation, avec présence d'un mésocyclone (un courant d'air tourbillonnant dans le nuage).

• tornade

  

  Une tornade est une colonne d'air qui se retourne violemment sur elle-même, est en contact avec le sol, suspendue à un nuage cumuliforme ou sous celui-ci...

• Anisus vortex

  

  Ce gastéropode bien connu des aquariophiles sous le nom de vortex ou planorbe tourbillon, mais moins sous son taxon complet d'Anisus vortex, est une espèce...