In the vicinity of the gas-liquid critical point, transport coefficients of pure fluids experience important changes. In particular, the thermal diffusivity tends to zero whereas the isothermal compressibility tends to infinity. Supercritical fluids are thus as dense as liquids and much more expandable than gases. These properties make the hydrodynamic similarity parameters vary over orders of magnitude when nearing the critical point, thus leading to a large field of research. We review here four main fields: heat transfer, cavity flows, interfaces and hydrodynamic instabilities. In the first, we present a fourth adiabatic heat transfer mechanism, called the piston effect, which carries heat much faster than diffusion, in the absence of convection. In the second, we show how this heat transfer mechanism interacts with buoyant convection. In the third, we basically show that a thermally non-homogeneous near-critical fluid behaves as a two miscible-phases fluid. In the fourth, we present some specific behavior of the Rayleigh-Benard convection, as recent experiments and numerical simulations have indicated. The last part gives some pathways in the continuation of the current research. We stress the need to fully develop the hydrodynamic of highly expandable, low heat diffusing fluids since the subject is both a bearer of new physics and is needed for the development of processes in chemical engineering. To cite this article: B. Zappoli, C. R. Mecanique 331 (2003).
Les coefficients de transport des fluides purs presentent des variations importantes au voisinage du point critique liquide-gaz. En particulier, la diffusivite thermique tends vers zero tandis que la compressibilite isotherme tend vers l'infini. Les fluides supercritiques sont donc aussi denses que des liquides et beaucoup plus compressibles que des gaz. Ces proprietes font varier de plusieurs ordres de grandeurs les parametres de similitude lorsqu'on se rapproche du point critique ouvrant ainsi un champ de recherche tres large. Nous faisons la synthese de quatre principaux domaines : le transfert de chaleur, les ecoulements de cavite, les interfaces et les instabilites hydrodynamiques. Dans le premier domaine nous presentons un quatrieme mode de transfert de chaleur, dit par Effet Piston, qui transporte la chaleur beaucoup plus rapidement que par diffusion en l'absence de convection. Nous montrons dans le second comment ce mecanisme de transfert de chaleur interagit avec la convection. Dans le troisieme domaine, nous montrons en fait qu'un fluide critique pur non homogene se comporte comme un fluide diphasique a phases miscibles. Nous presentons enfin quelques comportements specifiques de la convection de Rayleigh-Benard comme les experiences et simulations numeriques les ont recemment mis en evidence. La derniere partie donne quelques pistes pour la poursuite des travaux actuels. Nous insistons sur le besoin de developper completement l'hydrodynamique des fluides tres compressible et diffusant peu la chaleur car ce sujet est a la fois porteur de physique nouvelle et necessaire au developpements du genie des procedes. Pour citer cet article : B. Zappoli, C. R. Mecanique 331 (2003).