Cet article a pour objectif de fournir les bases pour une analyse des situations de convection naturelle rencontrées le plus couramment. L’attention est attirée sur les aspects fondamentaux afin d’aider à la formulation d’un problème. Sont présentées d’une part des configurations de convection naturelle externe (le long d'une paroi ou en panache), ainsi que des cas de convection mixte, où convection naturelle et forcée sont associées. D'autre part, la convection naturelle interne est abordée par le traitement de ses trois grandes classes de problèmes : dans une conduite verticale, dans une couche horizontale, ou en cavité. Les cas présentés de convection naturelle présentés sont les plus fréquents, c’est-à-dire qu’ils possèdent des solutions analytiques accessibles ou des résultats de simulation numérique bien établis.

Le transfert de chaleur (ou de masse) par convection désigne la transmission de la chaleur à, ou par, un fluide en écoulement. La convection est dite libre ou naturelle si le mouvement du fluide n'est dû qu'à des variations de masse volumique. Ces gradients de masse volumique sont le moteur de l'écoulement du fluide, qui transfère d’ailleurs chaleur ou soluté à son environnement. Ainsi, la compréhension des mécanismes de convection naturelle est importante pour accéder à des modélisations, et donc des prédictions, des effets sur l’environnement (et par là même dans les équipements). Cet article aborde plusieurs situations afin de poser les principes physiques qui régissent ce type d’écoulement.