Auf dem Gebiet der Fluiddynamik ist eine Konvektionszelle das Phänomen, das auftritt, wenn Dichteunterschiede innerhalb eines Flüssigkeits- oder Gaskörpers bestehen. Diese Dichteunterschiede führen zu steigenden und / oder fallenden Strömen, die die Hauptmerkmale einer Konvektionszelle sind. Wenn ein Flüssigkeitsvolumen erhitzt wird, dehnt es sich aus und wird weniger dicht und damit schwimmfähiger als das umgebende Fluid. Der kältere, dichtere Teil der Flüssigkeit sinkt ab, um sich unter der wärmeren, weniger dichten Flüssigkeit abzusetzen, und dies bewirkt, dass die wärmere Flüssigkeit ansteigt. Eine solche Bewegung wird Konvektion genannt, und der sich bewegende Flüssigkeitskörper wird als Konvektionszelle bezeichnet. Diese besondere Art der Konvektion, bei der eine horizontale Flüssigkeitsschicht von unten erwärmt wird, wird als Rayleigh–Bénard-Konvektion bezeichnet. Konvektion erfordert normalerweise ein Gravitationsfeld, aber in Mikrogravitationsexperimenten wurde thermische Konvektion ohne Gravitationseffekte beobachtet.
Flüssigkeiten werden als Materialien verallgemeinert, die die Eigenschaft des Flusses aufweisen; Dieses Verhalten ist jedoch nicht nur für Flüssigkeiten charakteristisch. Fluideigenschaften können auch in Gasen und sogar in partikelförmigen Feststoffen (wie Sand, Kies und größeren Objekten während Felsrutschen) beobachtet werden.
Eine Konvektionszelle ist am bemerkenswertesten bei der Bildung von Wolken mit ihrer Freisetzung und ihrem Transport von Energie. Wenn sich Luft am Boden entlang bewegt, nimmt sie Wärme auf, verliert an Dichte und gelangt in die Atmosphäre. Wenn es in die Atmosphäre gedrückt wird, die einen niedrigeren Luftdruck hat, kann es nicht so viel Flüssigkeit enthalten wie in einer niedrigeren Höhe, so dass es seine feuchte Luft freisetzt und Regen erzeugt. In diesem Prozess wird die warme Luft abgekühlt; es gewinnt an Dichte und fällt in Richtung Erde und die Zelle wiederholt den Zyklus.Konvektionszellen können sich in jeder Flüssigkeit bilden, einschließlich der Erdatmosphäre (wo sie Hadley-Zellen genannt werden), kochendem Wasser, Suppe (wo die Zellen durch die von ihnen transportierten Partikel wie Reiskörner identifiziert werden können), dem Ozean oder der Oberfläche der Sonne. Die Größe der Konvektionszellen wird weitgehend durch die Eigenschaften der Flüssigkeit bestimmt. Konvektionszellen können sogar auftreten, wenn die Erwärmung eines Fluids gleichmäßig ist.