Doctorat
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Item Etude numérique du transfert de chaleur par convection laminaire de nanofluide hybride entre deux cylindres concentriques horizontaux en présence de chauffage uniforme(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Necib, Nihal; Benkhedda, Mohammed(Directeur de thèse)Cette thèse présente une étude numérique sur le transfert de chaleur par convection laminaire de nanofluides hybrides entre deux cylindres concentriques horizontaux remplis d'un milieu poreux sous chauffage uniforme. L'étude porte sur deux applications distinctes : la convection mixte laminaire à travers un conduit annulaire droit exposé à un champ magnétique uniforme à différents angles d'inclinaison et la convection forcée laminaire à travers un conduit annulaire ondulé exposé à des champs magnétiques uniforme et partiels à travers différents scénarios prenant en compte l'effet joule. L'objectif principal est de comprendre le comportement de l'écoulement magnéto-hydrothermique des nanofluides hybrides binaires et ternaires. Les nanofluides hybrides sont composés de différents matériaux et formes de nanoparticules, sphériques, cylindriques et en plaquettes avec différents rapports de mélange dispersés dans l'eau ou le kérosène. La méthode des volumes finis a été employée pour résoudre le système d'équations en utilisant une approche monophasique. La simulation explore les effets de multiples paramètres, le nombre de Hartmann, l'angle d'inclinaison du champ magnétique, le nombre de Darcy, le nombre de Grashof, l'amplitude de l'onde et la longueur d'onde à un nombre de Reynolds et une fraction de volume fixes. Les résultats indiquent que le nanofluide hybride ternaire présente le nombre de Nusselt le plus élevé par rapport aux compositions binaires dans des conditions similaires. Il a été observé que l'augmentation du nombre de Darcy réduit le taux de transfert de chaleur. En outre, l'influence des champs magnétiques, caractérisée par le nombre de Hartmann, montre que des valeurs plus élevées augmentent le nombre de Nusselt, ce qui indique une amélioration de l'efficacité du transfert de chaleur en raison de la suppression de la convection induite par le champ magnétique. En outre, les variations de l'amplitude des ondes contribuent également à l'amélioration du transfert de chaleur, tandis que les variations de la longueur d'onde n'ont pas d'impact significatifItem Etude des écoulements des fluides visqueux chargés de Paraffine(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Benhacene, Oussama; Boucetta, Rachid(Directeue de thèse)Les écoulements de fluides visqueux charges de paraffine, concernent plusieurs secteurs d'activité tels que l'industrie des hydrocarbures : la production et distribution de produits pétroliers, le transport des huiles par canalisation…etc. Le problème d'apparition de dépôts de paraffine lors de l'écoulement lorsque la température de l'environnement extérieur (où le brut est transporté) est inférieure à la température de cristallisation de paraffine. Ces dépôts engendrent l'obstruction partielle ou totale des pipelines, induisant ainsi un ralentissement ou un arrêt de la production. La nécessité de modéliser et d'optimiser le fonctionnement de ce moyen de transport constitue avant tout un impératif. Pour cela, nous avons modélisé l'écoulement ascendant des fluides visqueux chauds chargés de paraffine, dans un pipeline de section circulaire, en régime turbulent situé dans la zone de Blasius. En reprenant les équations fondamentales de la mécanique des fluides, transfert de chaleur et du transfert de masse. L'aspect hydrodynamique a constitué l'axe principal de la modélisation théorique du problème. Une forme adimensionnelle complète des principaux paramètres de l'écoulement est mise au point afin de montrer l'influence des principaux paramètres physiques en présence. Les relations constitutives sont données en fonction des différents paramètres de similitude adaptés à ce type d'écoulement, dont les principaux sont : nombre de Peclet, nombre de Nusselt et nombre de Reynolds. Le calcul numérique mené avec un algorithme, basé sur la méthode de Runge-Kutta d'ordre quatre. Les effets de la diffusion moléculaire, du cisaillement, de la porosité et la solubilité de paraffine ont été quantifiés et commentés. Il s'en est suivi une comparaison des résultats obtenus avec le modèle établiItem Elaboration et caractérisation des couches minces de TiO2 dopées par l'azote pour application en photo-catalyse(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Naas lazhari, Ayoub; Bouaouina, Boudjemaa(Directeur de thèse)Ce travail de thèse explore les propriétés structurales, optiques et photocatalytique des couches minces de dioxyde de titane (TiO2) dopés à l'azote, synthétisés par la méthode sol-gel. Les couches minces de TiO2 dopés à l'azote sont déposées selon trois approches expérimentales : L'ajout d'un précurseur de source d'azote dans la solution de dépôt de TiO2, traitement au plasma N2 et couplage une couche de TiN. L'analyse par diffraction des rayons X révèle une cristallisation exclusive dans la structure de l'anatase pour les couches minces de TiO2, qu'elles soient pures ou dopées à l'azote. L'analyse UV-visible montre une transparence dans la région visible mais une opacité dans la région UV pour tous les couches minces. Les calculs de l'énergie de bande interdite indiquent une diminution lors du dopage à l'azote, confirmant une incorporation réussie dans la structure. La microscopie à force atomique révèle que le dopage à l'azote influence la morphologie de la surface et de la rugosité. Le traitement de la surface au plasma d'azote présente une légère amélioration dans l'activité photocatalytique, tandis que le couplage de la couche de TiN améliore significativement l'activité photocatalytique. Ces résultats mettent en évidence le potentiel des couches de TiO2 dopées à l'azote pour une efficacité photocatalytique accrue, permettant de relever les défis environnementaux liés à l'augmentation des taux de pollutionItem Elaboration et caractérisation de matériaux et nanomatériaux magnétiques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Gaci, Yacine; Aouaroun, Tahar(Directeur de thèse)Dans ce travail, nous avons étudié l'effet de la teneur en fer sur la structure, la morphologie et les propriétés magnétiques des poudres de (Ni synthétisées par méthode hydrothermale. Plusieurs échantillons ont été élaborés pour différentes teneurs en Fe (x=0, 3, 5, 7, 10 et 13,5). Les échantillons préparés ont été caractérisés par diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB) et magnétométrie à échantillon vibrant (VSM). A partir des spectres XRD, nous avons montré la présence d’une phase majoritaire : cubique à face centrée (CFC). Le paramètre de réseau augmente avec l'augmentation de la teneur en Fe. La taille des grains varie également avec la teneur en Fe pour atteindre une valeur minimale de 32 nm pour le (Co 40 Ni 60 ) 90 Fe . A partir des courbes d'hystérésis, nous avons extrait l'aimantation de saturation, Ms, et la coercivité, Hc. Nous avons remarqué que Ms augmente puis diminue en fonction de la teneur en Fe. Les valeurs de Hc varient de 156 Oe à 186 Oe selon la forme des particules. 10 Nous avons par la suite étudié l’effet de l'hydroxyde de sodium sur la structure, la morphologie et les propriétés magnétiques des poudres de (Ni synthétisées par méthode hydrothermale. Nous avons préparé une série de 5 échantillons dans lesquels nous avons utilisé, pour l'élaboration, une quantité différente de NaOH pour chaque échantillon (1g, 3g, 5g, 7g et 9g). Les échantillons préparés ont été caractérisés par diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB) et magnétométrie à échantillon vibrant (VSM). A partir des spectres XRD, nous avons montré la présence d’une phase cubique à face centrée (CFC) pour tous les échantillons. La taille des grains varie avec la teneur en NaOH pour atteindre une valeur minimale de 22 nm pour l'échantillon élaboré avec 3g de NaOH. A partir des courbes d'hystérésis, nous avons extrait l'aimantation de saturation, M S , et la coercivité, H C 2 60 Co 60 40 Co ) 100-x 40 . Les valeurs minimales de M , et H C se retrouvent pour le même échantillonItem Etude des ondes interfaciales tridimensionnelles en présence d'un courant parallèle(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Salmi, Soraya; Allalou, Nabil(Directeur de thèse)Les ondes internes apparaissent à l'interface séparant les couches de fluides de densités différentes et se propagent dans la direction horizontale, avec la couche la plus légère recouvrant la couche la plus dense dans une configuration stable. Pendant plus de deux décennies, les ondes internes ont fait l'objet d'études très intensives en termes de mesures directes, de calculs et d'un point de vue théorique. De nombreux chercheurs ont contribué à une meilleure compréhension de la propagation des ondes dans l'eau la plupart concentrant leurs analyses sur les ondes de Stokes à caractère bidimensionnel. L'étude des champs d'ondes tridimensionnels constitue une étape naturelle dans l'avancement des connaissances sur les ondes, car elle permet de représenter plus fidèlement la complexité des phénomènes naturels. Parmi les formes les plus simples sont les ondes à courtes crêtes. Elles sont définies comme une superposition de deux trains d'ondes progressives à deux dimensions, de fréquences et d'amplitudes égales. Elles interviennent par exemple quand un train d'ondes planes arrive obliquement et se réfléchit sur un mur vertical. Le résultat est alors un train d'ondes doublement périodiques dans deux directions orthogonales, qui se déplace parallèlement au mur. C'est à cette catégorie d'ondes que nous nous intéressons. L'objectif principal de la thèse consiste à examiner les ondes de gravité tridimensionnelles se propageant à l'interface de deux couches de fluides de densités distinctes, ayant des épaisseurs arbitraires, en présence un courant uniforme dans la couche de fluide supérieure, parallèlement à l'écoulement, Pour résoudre ce problème, nous présentons deux méthodes de calcul dans le chapitre I : la méthode des perturbations et la méthode du Lagrangien de Whitham. En première étape nous avons utilisé le logiciel de calcul symbolique Maple pour obtenir des solutions analytiques jusqu'à l'ordre 5 en utilisant la méthode des perturbations. Ensuite, nous avons effectué une extension numérique jusqu'à l'ordre 32. Les approximants de Padé ont été employés afin de dépasser les singularités engendrées. Nous avons calculé les caractéristiques des ondes interfaciales, telles que leur fréquence, les estimations de la hauteur maximale de la cambrure, ainsi que le profil de l'interface. La méthode Lagrangienne présente l'avantage de permettre la détermination de la relation de dispersion non linéaire en fonction de la cambrure. Cette relation revêt une importance capitale pour évaluer le courant non linéaire. Dans le second chapitre, nous avons réalisé une étude de la stabilité superharmonique des ondes interfaciales tridimensionnelles. ? cette fin, nous avons utilisé une méthode de type Galerkin. Les équations du mouvement se sont simplifiées en un problème généralisé de valeurs propres, où les perturbations ont été décomposées en modes normaux. Nous avons constaté que les instabilités superharmoniques étaient associées aux résonances harmoniques, et nous avons noté que le courant avait un effet d'atténuation sur ces instabilités.Item Montage de spectromètres de positron : application à l’études des matériaux sous irradiation ( CR39 irradié par particules alpha-exemple d’étude)(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Limam, Saida; Guittoum, Abderrahim(Directeur de thèse)La spectroscopie d'annihilation du positron (PAS, Positron Annihilation Spectroscopy) est une technique nucléaire dédiée à l'étude des propriétés nanoscopiques des matériaux ainsi que les défauts induits suite à des irradiations. Plusieurs techniques de positron existent dans les laboratoires de recherches : la mesure du temps de vie du positron, la spectroscopie de positron par élargissement Doppler et l'accélérateur de positron. Ces techniques sont complémentaires et permettent d'avoir des informations différentes qui résultent de l'interaction des positrons avec le matériau. Dans ce travail de thèse, on propose de réaliser deux montages de chaines spectroscopiques. La première chaine concerne le spectromètre de mesure du temps de vie du positron (PALS : positron annihilation lifetime spectroscopy) en utilisant des détecteurs à base de scintillateurs rapides. Pour la deuxième chaine, il s'agira du spectromètre de positron par élargissement Doppler (Doppler broadening spectroscopy, DBS) basé sur un détecteur de Germanium. Pour la suite de ce travail de thèse, on se propose d'étudier, par PALS et DBS, l'effet des irradiations alpha sur le polymère CR39. Le CR39, carbonate de polyallyldiglycol, se présente sous la forme d'un polymère amorphe. Il joue notamment un rôle unique en tant que détecteur de traces nucléaires à l'état solide (SSNTD). Le CR39 se distingue par sa remarquable capacité à capturer et préserver efficacement les particules chargées, notamment les particules alpha, sous forme de traces latentes. La relation entre les traces formés et les conditions d'irradiations sera étudiée. Cette analyse revêt une importance particulière dans le contexte de la spectroscopie et de la dosimétrie des particules alpha