Le travail mené dans le cadre de cette thèse porte sur l'étude de l'impact du rayonnement sur l'écoulement de convection naturelle dans une cavité contenant un mélange gazeux binaire dont un des composants rayonne dans l'infrarouge. Dans le premier chapitre, nous présentons les méthodes numériques utilisées. Elles s'appuient sur un modèle de rayonnement fondé sur la méthode des ordonnées discrètes (pour résoudre l'équation de transfert radiatif dans des conditions spectrales données) et le modèle SLW pour prendre en compte le spectre réel d'absorption du gaz tout en restant dans une approche compacte. Le module radiatif ainsi développé a été implémenté dans le code CFD AQUILON du laboratoire TREFLE (Bordeaux). Dans le deuxième chapitre, l'étude porte sur l'effet du rayonnement en convection de double diffusion dans une cavité contenant des mélanges air-CO2 ou air-H2O. Ici, l'air est traité comme gaz parfaitement transparent dans l'infrarouge et le polluant (CO2 ou H2O) est l'espèce absorbante. L'écoulement obtenu est généré par les forces de poussées d'Archimède lorsque le fluide est soumis simultanément à des variations de température et de concentration. Dans cette configuration, il existe un couplage direct entre les champs thermique et massique à travers les propriétés radiatives de mélange. En effet, les variations de concentration de l'espèce absorbante (CO2 ou H2O) modifient localement les propriétés d'émission-absorption du fluide et, par conséquent, influencent les sources et les flux d'origine radiative. Ce nouveau type de couplage induit un changement radical de la dynamique de l'écoulement et des transferts associés, notamment en affectant les conditions de stabilité. On montre en particulier que, dans les cas opposants, le rayonnement du gaz favorise le maintien d'instabilités thermosolutales, empêchant l'établissement d'une solution stationnaire. Dans le troisième chapitre, nous nous sommes intéressés à l'effet du rayonnement sur la convection naturelle turbulente dans une cavité remplie d'air à 50% d'humidité (cas représentatif d'une pièce d'habitation, par exemple). Il est tenu compte de la participation radiative de la vapeur d’eau. Les équations de conservation du mouvement et de l'énergie ont été traitées en régime turbulent par une approche LES, à un nombre de Rayleigh de l'ordre de 1,5×10(9). On montre que, même si la fraction molaire de gaz absorbant est faible (xH20 = 0,0115), le rayonnement de gaz influe sur la thermique et la dynamique de l'écoulement en particulier lorsque les dimensions de la cavité deviennent grandes. En particulier, la stratification thermique au centre de la cavité est atténuée.

CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS LE CADRE D'UNE RECHERCHE DONT L'OBJECTIF EST DE CERNER LES PRINCIPAUX MECANISMES REGISSANT LA CONVECTION NATURELLE DANS UNE PIECE D'HABITATION. ON TENTE ICI DE DETERMINER DANS QUELLE MESURE LES PROPRIETES D'EMISSION/ABSORPTION DE L'AIR AMBIANT DANS L'INFRAROUGE INFLUENCENT LES ECOULEMENTS DE COUCHE LIMITE LE LONG DES PAROIS AINSI QUE LES ECOULEMENTS DE CUR. DANS UNE PREMIERE PHASE ON ABORDE LE PROBLEME DE LA MODELISATION DES ECHANGES RADIATIFS EN CAVITE, EN PRESENCE D'UN GAZ ABSORBANT DANS L'INFRAROUGE. LES GAZ CONSIDERES (VAPEUR D'EAU, DIOXYDE DE CARBONE) ONT DES SPECTRES DE RAIES QUE NOUS SIMULONS PAR UN MODELE STATISTIQUE A BANDES ETROITES. LPS UATION DE TRANSFERT RADIATIF EST RESOLUE A L'AIDE DE LA METHODE DE MONTE CARLO SUR LA BASE D'UNE FORMULATION RECIPROQUE QUI PERMET DE REDUIRE NOTABLEMENT LES TEMPS DE CALCUL. IL A AINSI ETE POSSIBLE DE TRAITER DES CONFIGURATIONS BIDIMENSIONNELLES AVEC REFLEXIONS MULTIPLES. LA RESOLUTION NUMERIQUE DU PROBLEME COUPLE CONDUCTION/RAYONNEMENT A EGALEMENT ETE ABORDEE. CETTE PARTIE DE L'ETUDE A ETE SUIVIE D'UNE CAMPAGNE DE VALIDATION EXPERIMENTALE. DANS UN SECOND TEMPS, L'OUTIL NUMERIQUE DEVELOPPE A ETE EMPLOYE POUR L'INTERPRETATION DE DIVERS RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS DANS DEUX MAQUETTES DE PIECE D'HABITATION. DANS LA PLUPART DES CAS, LES BILANS RADIATIFS VOLUMIQUES NE SONT PAS NEGLIGEABLES ET IL SEMBLE QUE CELA SE TRADUISE PAR UNE ACTIVITE CONVECTIVE A FAIBLE VITESSE DANS TOUTE LA PARTIE CENTRALE. CES ECOULEMENTS, TRES SENSIBLES AUX PROPRIETES RADIATIVES DE SURFACE, POURRAIENT ETRE A L'ORIGINE DE CERTAINS DES ECARTS EXPERIMENTAUX RENCONTRES DANS LA LITTERATURE