Transfert thermique radiatif dans une couche de fluide turbulente generatrice de chaleur

On étude théoriquement le problème couplé du rayonnement et de la convection naturelle turbulente dans un milieu de fluide gris horizontal, chauffé dans sa masse, limité au dessus par une paroi rigide et isotherme, au dessous par une paroi rigide et adiabatique. Une méthode basée sur l'approche de la couche limite est utilisée pour obtenir l'influence, sur le transfert thermique à la paroi supérieure, des paramètres principaux du problème qui, pour des nombres de Prandtl modérés, sont le nombre de Rayleigh Ra, l'épaisseur optique κL et le paramètre de couplage entre conduction et rayonnement N. On obtient aussi le comportement de la couche limite thermique sur la paroi supérieure. Pour κL grand, la contribution du rayonnement thermique dans le transfert thermique est négligeable pour N 〉 10, modérée pour N ∼ 1 et assez forte pour N < 0,1. Néanmoins, aux faibles valeurs de κL, le rayonnement thermique est important seulement si N < 0,01. Tandis qu'un niveau de turbulence élevé s'accompagne d'une couche limite plus mince, un effet important du rayonnement accompagne une couche plus épaisse. En présence d'un rayonnement thermique important, une plus grande valeur de Ra est nécessaire pour valider l'approche choisie. Dans des conditions sévères de rayonnement, il n'y a pas de régime de couche limite, même à de très grand nombres de Rayleigh. Les domaines d'application des résultats présentés sont déterminés et la méthode d'approche est justifiée. En particulier, la validité de l'analyse est testée dans trois cas extrêmes, ceuz pour lesquels κL /ar ∞, N ∞, et Ra /ar ∞, en comparaison avec la solution numérique.