Le sujet de cette thèse concerne la modélisation de la turbulence des écoulements influencés par la flottabilité, qui émanent de l’interaction de la force gravitationnelle avec une différence de densité. Cette étude est motivée par des problématiques rencontrées par le groupe PSA dans la simulation des écoulements de convection naturelle dans le compartiment moteur des véhicules.L’objectif principal de ce travail est de tester plusieurs modéles pour prendre en compte la flottabilité et de proposer des améliorations efficaces qui pourraient fournir un modèle applicable aux écoulements engendrés par la flottabilité. En outre, ces modifications doivent pouvoir être mises en œuvre dans le code Ansys Fluent pour le calcul des écoulements de convection naturelle dans les problèmes typiques cités ci-dessus. Dans le cadre de cet objectif, nous avons adapté trois modèles à viscosité turbulente aux effets de la flottabilité. La première approche qui offre le meilleur cadre physique implique l’extension des lois de comportement pour le tenseur de Reynolds et le flux thermique turbulent de manière linéaire, pour tenir compte de l’influence anisotrope de la flottabilité.Cette approche, appliquée à trois modèles différents, permet d’améliorer considérablement les résultats en reproduisant l’écoulement moyen et les quantités turbulentes. Dès lors, on se rend compte que cette approche conduit à des améliorations significatives en terme de physique.De plus, on observe que l’utilisation d’une approche simplifée d’hypothèse de diffusion par simple gradient “SGDH” pour modéliser le terme source de flottabilité conduit à une sous-estimation de l’effet de la flottabilité sur la turbulence. En outre, la comparaison avec les données de la simulation numérique directe (DNS) montre que l’hypothèse de diffusion par gradient généralisé “GGDH” donne de meilleures prédictions de l’écoulement moyen et du champ de température. Un autre aspect abordé dans ce travail concerne la sensibilité au modéle du terme de production par flottabilité dans l’equation de ε ou ω. Après une analyse détaillée, on constate que les résultats sont trés sensibles à ce terme et que la valeur optimale du coefficient est liée au choix du modèle de turbulence. Pour éviter cette sensibilité, on utilise une autre expression du terme source pour la modélisation de la flottabilité dans les équations de ε du ω qui tient compte du nombre de Richardson de flux et on observe une amélioration de la prédiction des profils moyens.Trois régimes différents d’écoulements sont étudiés, à savoir les régimes de convection forcée, mixte et naturelle. Parmi ceux-ci, la configuration de canal vertical différentiellement chauffé est considérée pour développer le modèle adapté à la flottabilité. C’est celle qui pose le plus grand défi pour les modèles à viscosité turbulente. Ces études ont abouti à la proposition d’une forme plus physique et simplifiée de modèles adaptés à la flottabilité, qui est considérée comme le meilleur compromis entre la précision physique et la stabilité numérique pour des écoulements induits par la flottabilité.Ces modèles sensiblisés à la flottabilité offrent des perspectives pour étudier d’autres configurations d’écoulements de convection mixte et naturelle et ouvrent la voie à l’utilisation de ces modèles dans les simulations dans le compartiment moteur des véhicules.