Étanchéités statiques des écoulements de filtration au voisinage du point critique

Static seals of confined flow near critical point

¹ Centre d’Études et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes, Paris 12, 61 avenue du Général de Gaulle, 94010 Créteil Cedex, France
² Institut Jean Le Rond d’Alembert, Paris 6, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France

^a Auteur pour correspondance : raouf.khelalfa@univ-paris12.fr

Reçu : 1 Février 2010
Accepté : 29 Novembre 2010

Résumé

L’assemblage de certaines pièces métalliques qu’on peut rencontrer dans l’industrie (nucléaire, spatiale, ...), engendre souvent un chemin de fuite qui peut laisser passer un fluide. L’étude suivante a pour objet la compréhension de la phénoménologie d’un écoulement confiné traversant le voisinage du point critique et son influence sur le débit de fuite. Ce problème d’étanchéité a été limité aux situations stationnaires et visqueuses. Le chemin de filtration a été assimilé à un capillaire dont la paroi est maintenue à la température critique. Une différence de pression a été imposée entre une entrée supercritique et une sortie subcritique. L’approche phénoménologique a permis de mettre en évidence la présence d’une zone de transition au passage du point critique. Dans cette région de forte dilatation on a montré l’existence d’un couplage thermo-dynamique et le rôle joué par la convection thermique qui associe la conduction pour assurer le transport de chaleur. On montre que la progression du fluide vers l’extérieur est ralentie par un effet bouchon.

Abstract

The assembly of metal parts that may be encountered in industry (nuclear, space, ...), creates frequently a path of leakage which can let a fluid pass. In this following study, we aim at understanding the phenomenology of a confined flow through the vicinity of critical point and its influence on the leakage rate. This sealing problem was limited to stationary and viscous situations. The leakage geometry has been assimilated to a capillary tube whose the wall temperature is fixed at the fluid critical value. A difference of pressure was imposed between a supercritical inlet and a subcritique outlet. The phenomenological approach has led to highlight the existence of a transition zone crossing the critical point. In this region of strong expansion, has shown the existence of a thermo-mechanical coupling and be taken a into account by the thermal convection joined the conduction to transport heat. It shows that the progression in fluid outwards is slowed by that cap effect.