Simulation numerique de l'effet piston dans les fluides supercritiques en presence de pertubations thermiques ou mecaniques

Numerical simulation of the piston effect in near-critical fluids in the presence of thermal or mechanical perturbations

• Auteur / Autrice : ARNAUD JOUNET
• Direction : Abdelkader Mojtabi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

Un nouveau mecanisme de transfert de la chaleur a ete recemment mis en evidence au sein des fluides proches de leur point critique liquide-vapeur. Lorsqu'on soumet une cellule remplie de fluide critique a un chauffage local, celui-ci s'echauffe tres rapidement et de maniere homogene. Le processus implique, qu'on a designe sous le nom d'effet piston, est directement lie a l'hypercompressibilite et a la tres faible diffusivite thermique des fluides proches de leur point critique. Lorsque la chaleur diffuse depuis sa source sur une faible epaisseur, le fluide soumis a cet echauffement se dilate fortement et comprime de facon isentropique le reste du fluide, qui subit alors une augmentation homogene de sa temperature. De nombreuses etudes theoriques et experimentales se sont attachees, depuis sa decouverte, a cerner les proprietes de ce mecanisme. A l'aide de simulations numeriques, on etudie ici son couplage avec d'autres phenomenes. Dans un premier temps, on montre que, bien que l'efficacite de l'effet piston en presence de convection soit averee, l'interaction entre un panache thermique et une paroi thermostatee conduit a un arret rapide de l'echauffement homogene du fluide critique. On s'interesse ensuite a l'influence du frottement parietal sur un regime vibratoire specifique lie au couplage thermo-mecanique singulier qui s'opere au sein des fluides critiques. Enfin, on montre que la prise en compte du transfert thermique au sein des elements en contact avec un fluide supercritique modifie notablement les variations de temperature par effet piston.