Cette étude rapporte le développement d'un modèle numérique basé sur les simulations à grandes échelles en vue de simuler des panaches de feu bien-ventilés et sous-ventilés et entièrement contrôlés par les forces de flottabilité. Un nouvel algorithme de résolution pour les d'écoulements à densité variable à faible nombre de Mach, précis au second ordre en temps et espace, a été développé et vérifié afin de décrire avec précision les processus instationnaires forts liés à la nature purement contrôlée par les forces de flottabilité des écoulements. Des modèles de sous-maille à l’état de l’art pour la turbulence, la combustion et le rayonnement ont été développés, incluant les modèles non-adiabatiques SLF (steady laminar flamelet) et FPV (flamelet/progress variable). Le RCFSK a été considéré comme référence pour la modélisation des propriétés radiatives des gaz et la performance de modèles plus simples, tels que des versions non-grises et grises du modèle à somme pondérée des gaz gris, a été évaluée. Le modèle numérique a été intensivement validé en simulant plusieurs panaches de feu non-réactifs et réactifs. Le modèle s'est avéré capable de reproduire avec une grande fidélité les structures dynamiques et radiatives de ces panaches dans des configurations ventilées et sous-ventilées sans ajuster aucun des paramètres du modèle. En particulier, le modèle FPV permet de traiter des conditions d'oxydant dilué en oxygène proches de l'extinction. Plusieurs problèmes de modélisation spécifiques ont également été étudiés au cours de ce travail. L'importance de capturer directement les instabilités laminaires thermo-convectives, qui se forment périodiquement à la base des panaches de feux et croissent pour générer les larges tourbillons régissant le processus de mélange, a été démontrée. La formation et la croissance de ces instabilités sont significativement affectées par la géométrie du brûleur qui doit être scrupuleusement cohérente avec les expériences pour obtenir une description précise de la dynamique du panache de feu. Les versions grises des modèles à somme pondérée de gaz gris doivent être évitées tandis que les versions non-grises de ce modèle peuvent être une alternative raisonnable pour la simulation de feux de nappe sans suie. Finalement, les interactions rayonnement-turbulence de sous maille ont un effet non-négligeable sur la structure de flamme et les pertes radiatives et ce, même pour des feux de nappe à l’échelle du laboratoire.