Ce thème aborde la modélisation des écoulements de convection naturelle dans des mélanges gazeux dont une espèce absorbe et émet le rayonnement infrarouge. Deux types de problèmes sont étudiés :

• La convection de double diffusion dans des mélanges air-H₂O ou air-CO₂ autour de 550 K. Des gradients horizontaux de température et de concentration induisent des forces de poussées qui peuvent soit coopérer, soit s’opposer. Les résultats montrent une forte influence du rayonnement lorsque les forces de poussée d’origine thermique et massique sont comparables (structures d’écoulement dissymétriques, renforcement des vitesses au cœur de la cavité, modification des stratifications centrales en concentration et de température). En cas opposant, le rayonnement favorise aussi l’apparition d’instabilités thermosolutales pouvant mener à un régime périodique.
• La convection naturelle en air humide (env. 1% de fraction molaire d’H₂O) pour de faibles écarts de températures autour de l’ambiance et dans des enceintes de grandes dimensions. Des calculs LES couplés à un module radiatif ont montré que le rayonnement du gaz accélère les couches limites verticales et horizontales créant ainsi des zones de circulation secondaire dans les parties haute et basse de la cavité. Il tend aussi à stabiliser l’écoulement en diminuant l’intensité de turbulence – contrairement au rayonnement des parois qui agit dans le sens inverse – et homogénéise la température dans le cœur de l’enceinte.

Influence du Rayonnement de surface sur la convection naturelle turbulente à Ra=4e10 (Thèse L. Cadet – LASIE/LIMSI/PPRIME)