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 alphaItem Dynamique de spin et spin torque transfert dans les jonctions magnétiques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Aissat, Djamel; Baadji, Nadjib(Directeur de thèse)Une étude théorique, basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour la structure électronique combinée avec le formalisme de la fonction de Green hors équilibre (NEGF) pour le transport électronique, a été utilisée pour déterminer les propriétés électroniques et magnétiques de l’antiferromagnétique L1 0 MnPt et les jonctions à base de MnPt, notamment Au/MnPt/S/Fe/Au, où S est la couche séparatrice, soit métallique (Au) ou isolante (MgO). On a pu montrer que le magnétisme de l’antiferromagnétique MnPt est corrélé à sa structure cristalline. Donc le MnPt peut être utilisé dans un dispositif piezo-spintronique. En plus on a étudié le transport électronique dans les jonctions à base de l’AFM MnPt et on a montré pour les jonctions Au/MnPt/Au/Fe/Au et Au/MnPt/MgO/Fe/Au présentent une GAMR de 30 %, et une TAMR de 32 % respectivement et par conséquent l’existence deux états logiques distincts et stables 0 et 1 correspondant respectivement aux deux configurations parallèle et perpendiculaire. On a montré aussi que dans la jonction antiferromagnétique avec un isolant comme séparateur (MgO), on peut passer de l’état logique 1 à l’état logique 0 par un stimulus externe, et cela est du au couplage d’échange inter couches non colinéaire, qui présente une barrière largement inférieure à celle de la jonction où le séparateur est métallique (Au). Ce dernier couplage combiné avec l’anisotropie magnétique représentent les ingrédients suffisants pour déterminer la dynamique de spinItem Investigation des traitements appropriés pour l’optimisation des propriétés mécaniques d’alliages métalliques destinés à l’industrie automobile(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Sersour, Zakia; Amirouche, Lynda(Directeur de thèse)La présente étude porte sur une investigation des effets d’éléments d’addition tels que Mg et Cu, ainsi que des effets de traitements thermiques, de types T5 et T6, sur les propriétés microstructurales et mécaniques des alliages eutectiques et hypo-eutectiques Al-Si, destinés à l’industrie automobile. Ces alliages se repartissent en trois groupes différents, notamment le Al-11.9%Si en poids (noté AS13 ou B413), le Al-11.67%Si-0.22%Mg en poids (noté AS10G) et le Al-7.2 %Si-0.44%Mg en poids (noté AS7G06 ou A356). Dans le but de mener une étude comparative, trois groupes d’alliages correspondant à différents états, ont été investigués, à savoir: 1) l’état brut de coulée, afin de remonter à certains détails sur l’étape de la solidification; 2) l’état résultant d’un traitement T6, qui est le plus fréquemment utilisé en industrie et qui consiste en une mise en solution à 540°C pendant 10h, suivie d’une trempe à l’eau froide, puis de traitements de revenu à 160°C ou à 230°C pendant 4h; 3) l’état résultant d’un traitement T5 à haute température, qui consiste en un recuit isotherme aux températures de 300°C, 400°C, 450°C et 500°C pour des temps de maintien variant entre 0.5h et 8h. Le but de ces deux types de traitements thermiques étant de détecter un pic de dureté et de comparer lequel des deux correspondrait à une amélioration optimale des propriétés de traction, sachant que ces dernières sont toujours compromises après une augmentation de dureté. Différentes techniques de caractérisations pour mener à bien l’examen microstructural de nos échantillons, à savoir: la microscopie optique, la microscopie électronique à balayage (MEB) dotée d’un analyseur de rayons X par dispersion d’énergie (EDX), ainsi que la diffractométrie des rayons X. Quant aux essais mécaniques, ils ont été effectués en utilisant un microduromètre Vikers, un duromètre Brinell et une machine de traction. Par ailleurs, une semi-quantification, des spectres des rayons X, a été réalisée en utilisant le logiciel HighScore plus, dans le but d’estimer les quantités de précipités et des composés intermétalliques formés après chaque traitement. Le pic de dureté, le plus important, est observé après le traitement T5, à T= 500°C pendant 5h, pour les trois groupes d’alliages. Il s’avère, par ailleurs, que l’amélioration des propriétés mécaniques, de dureté et de traction, est beaucoup plus prononcée dans l’alliage AS10G, que dans les alliages B413 et A356. Ce comportement est interprété en termes d’accroissement du taux de Mg Si formé entre l’état bien même l’alliage brut de coulée et l’état résultant d’un traitement T5. En effet, quand A356 contient une teneur double en Mg, la variation de sa quantité en Mg 2 2 Si formée, après traitement T5, est moins importante que celle formée dans l’alliage AS10GItem Synthesis and characterization of nanostructured(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Bouelkreb, Imane; Guittoum, Abderrahim(Directeur de thèse)Magnetic nanomaterials (MNMs) are of particular interest due to their unique properties that differ from their bulk counterparts, making them suitable for a wide range of applications, including data storage, environmental remediation, and biomedical fields. One class of magnetic nanomaterials that has received particular attention is transition metal nanoparticles (NPs), such as cobalt, iron and their alloys. The unique properties of cobalt and iron cobalt nanoparticles make them hold great potential for a variety of applications where ferromagnetic materials are required. In this dissertation, the hydrothermal synthesis of Co and FeCo nanoparticles was investigated to explore their structural, microstructural, and magnetic properties. The hydrothermal method was chosen for its simplicity, cost-effectiveness, and flexibility in selecting various synthesis parameters. However, achieving optimal results can be challenging due to the complexity involved in selecting and controlling the appropriate reaction conditions. Therefore, the aim of this research was to develop a simple and cost-effective process for the hydrothermal synthesis of high-quality FexCo1-x nanoparticles. The study also aims to investigate the structural, microstructural, and magnetic properties of the synthesized nanoparticles. The findings from this research will contribute to a better understanding of the hydrothermal synthesis of nanoparticles and may have implications for their future applicationsItem Solutions de l'équation radiale de Schrodinger pour quelques potentiels dépendant de l'énergie : application de la supersymétrie quantique(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Boufas, Samia; Yekken, Rabia(Directeur de thèse)En mécanique quantique non relativiste, les équations d'onde liées aux potentiels dépendant de l'énergie sont non linéaires et obéissent à des nouvelles règles quantiques. Ces transformations sont dues aux modifications engendrées par l'équation de continuité qui entraine de nouvelles formes à la probabilité de densité et au produit scalaire. Dans ce travail de thèse, notre intérêt est porté sur la résolution analytique de l'équation de Schr?dinger régie par ce type de potentiels. Pour ce faire, nous avons fait appel à la méthode de la supersymétrie quantique (SUSY-QM) étendant son principe de factorisation, la hiérarchie des Hamiltoniens isospectraux ainsi que la propriété de l'invariance de forme aux potentiels dépendant de l'énergie. Comme première application, nous avons étudié le potentiel de Kratzer dépendant linéairement de l'énergie en utilisant simultanément le formalisme de la SUSY-QM étendue ainsi que celui de l'itération asymptotique (AIM) pour comparaison. ? travers cette étude, nous avons calculé l'expression générale du spectre d'énergie des états ?nl ?. Les résultats analytiques exacts et identiques obtenus par ces deux méthodes ont permis de tester avec succès la validité de la méthode SUSY-QM dont les solutions sont générées par construction après application de la propriété de l'invariance de forme. Une autre étude comparative a été effectuée par la résolution numérique exacte de l'équation de Schr?dinger qui a conduit à un comportement analogue du spectre d'énergie Enl en fonction du paramètre ? lié au terme de la dépendance en énergie. Dans la deuxième application, nous avons traité le potentiel de Morse dépendant linéairement de l'énergie. Dans ce cas, outre la méthode SUSY-QM, nous avons utilisé un autre formalisme dit l'analyse fonctionnelle de Nikiforov-Uvarov (NUAF) à titre comparatif. Pour ce potentiel, la résolution analytique de l'équation d'onde est approchée contrairement au potentiel de Kratzer. Les valeurs propres d'énergie rovibrationnelle sont calculées en appliquant la propriété de l'invariance de forme supersymétrique associée à l'approximation de Pekeris du terme centrifuge. ? la fin de ce travail, nous avons procédé à des applications aux molécules diatomiques en utilisant l'expression analytique du spectre d'énergie Enl dans le cas du potentiel de Morse dépendant de l'énergie. Cependant, comme l'expression de ce dernier est en fonction des paramètres spectroscopiques 'De' et 'a' qui représentent, respectivement, l'énergie de dissociation spectroscopique et la portée du potentiel, nous avons été amenés à déterminer d'abord ces deux paramètres moléculaires. Un autre point concernant la forme de la courbe du potentiel de Morse dépendant de l'énergie, a été également vérifié. Cette courbe a été comparée à la forme du potentiel de Morse standard et aux données expérimentales de Rydberg Klein Rees (RKR) dans le cas de l'état fondamental des deux molécules diatomiques N2 et O2. La solubilité du modèle général proposé et la compatibilité du potentiel dépendant de l'énergie avec les courbes RKR représentent des éléments clés quant à l'applicabilité de notre modèle aux molécules diatomiques. En effet, le calcul du spectre d'énergie Enl pour les quatre molécules diatomiques N2, O2, Li2 et HF a montré la commodité du procédé de calcul de la SUSY-QM qui fournit un formalisme complet dont les critères du coût et de fiabilité sont des éléments attractifs par rapport à d'autres méthodes de résolution. Ceci confirme aussi bien la flexibilité et l'efficacité de l'outil mathématique de l'invariance de forme supersymétrique associée à l'approximation de Pekeris