A brief review on the onset of free convection near the liquid-vapour critical point

Laboratoire de Modélisation en Mécanique, Tour 66, Case 162, Université Pierre et Marie Curie, 4 place Jussieu, 75252 Paris cedex 05, France

Abstract

In this short article, a review is made on the problem of the onset of free convection near the liquid-vapour critical point. After a brief summary of the properties and the thermo-mechanical behaviour of near-critical fluids, the mechanism of Piston-Effect is presented (which is a 4^th mode of heat transfer near the critical point). The influence of this phenomenon on the onset of free convection is analysed. The results of a recent linear stability analysis are then detailed, enabling to find the convection threshold near the critical point for a bottom-heated fluid initially in a steady regime of pure conduction. The extension of this last study to the case of an unsteady heating is finally discussed.

Résumé

Dans ce court article de revue, on présente l'état des lieux du problème de la transition convective près du point critique liquide-vapeur. Après un rappel des propriétés et du comportement thermo-mécanique des fluides supercritiques, on décrit le phénomène de l'Effet Piston (4^ème mode de transport de la chaleur près du point critique) et on discute son éventuelle influence sur la convection naturelle. On rappelle ensuite les résultats d'une récente analyse de stabilité linéaire permettant de déterminer le seuil de convection dans un fluide supercritique chauffé par le bas pour une configuration initiale de conduction stationnaire. On évoque enfin la possibilité d'étendre ce type d'études au cas du chauffage instationnaire.