Dans le domaine de la dynamique des fluides, une cellule de convection est le phénomène qui se produit lorsque des différences de densité existent dans un corps de liquide ou de gaz. Ces différences de densité entraînent des courants ascendants et/ou descendants, qui sont les caractéristiques essentielles d’une cellule de convection. Lorsqu’un volume de fluide est chauffé, il se dilate et devient moins dense et donc plus flottant que le fluide environnant. La partie plus froide et plus dense du fluide descend pour se déposer sous le fluide plus chaud et moins dense, ce qui fait monter le fluide plus chaud. Ce mouvement est appelé convection, et la masse de liquide en mouvement est appelée cellule de convection. Ce type particulier de convection, où une couche horizontale de fluide est chauffée par le bas, est connu sous le nom de convection Rayleigh-Bénard. La convection nécessite généralement un champ gravitationnel, mais dans les expériences de microgravité, la convection thermique a été observée sans effets gravitationnels.
Les fluides sont généralisés comme des matériaux qui présentent la propriété de s’écouler ; cependant, ce comportement n’est pas propre aux liquides. Les propriétés des fluides peuvent également être observées dans les gaz et même dans les solides particulaires (comme le sable, le gravier et les plus gros objets lors des éboulements).
Une cellule de convection est plus remarquable dans la formation des nuages avec sa libération et son transport d’énergie. Lorsque l’air se déplace le long du sol, il absorbe de la chaleur, perd de la densité et monte dans l’atmosphère.Lorsqu’il est forcé dans l’atmosphère, qui a une pression atmosphérique plus faible, il ne peut pas contenir autant de fluide qu’à une altitude inférieure, il libère donc son air humide, produisant de la pluie. Dans ce processus, l’air chaud est refroidi ; il gagne en densité et tombe vers la terre et la cellule répète le cycle.
Les cellules de convection peuvent se former dans n’importe quel fluide, notamment l’atmosphère terrestre (où elles sont appelées cellules de Hadley), l’eau bouillante, la soupe (où les cellules peuvent être identifiées par les particules qu’elles transportent, comme des grains de riz), l’océan ou la surface du soleil. La taille des cellules de convection est largement déterminée par les propriétés du fluide. Des cellules de convection peuvent même apparaître lorsque le chauffage d’un fluide est uniforme.