Efeitos não-Oberbeck-Boussinesq na convecção térmica turbulenta em etano próximo ao ponto crítico

Como demonstrado em trabalhos anteriores Ahlers, J. Fluid Mech. 569, 409 (2006), correções não-Oberbeck-Boussinesq (NOB) para a temperatura central na convecção turbulenta de Rayleigh-Bénard em água e também em glicerol são governadas pelas dependências de temperatura da viscosidade cinemática e do coeficiente de difusão térmica. Se o fluido de trabalho for etano próximo ao ponto crítico, a origem das correções não-Oberbeck-Boussinesq é muito diferente, como será mostrado no presente artigo. Ou seja, a principal origem das correções NOB reside na forte dependência da temperatura do coeficiente de expansão térmica isobárica beta(T). Mais precisamente, é a dependência não linear de T da densidade rho(T) na força de flutuação que causa outro tipo de efeito NOB. Demonstramos isso por meio de uma combinação de trabalho experimental, numérico e teórico, este último no âmbito da teoria de camada limite de Prandtl-Blasius estendida desenvolvida por Ahlers conforme citado acima. A teoria chega aos seus limites se a dependência da temperatura do coeficiente de expansão térmica beta(T) for significativa. As medições relatadas aqui abrangem as faixas 2.1< ou similar a Pr < ou similar a 3.9 e 5x10(9)< ou similar a Ra < ou similar a 2x10(12) e são para amostras cilíndricas com razões de aspecto de 1.0 e 0.5.