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Contribution à l'étude de l'interaction d'un jet axisymétrique avec une cavité cylindrique chauffée
(2014) Halouane, Yacine
Le présent travail est une contribution à l'étude d'une interaction symétrique d'un jet axisymétrique turbulent, issu d'une longue conduite à l'intérieur d'une cavité cylindrique chauffée à fond fermé. L'interaction jet-cavité est analysée numériquement à l'aide de deux modèles statistiques de turbulence de fermeture en un point RANS: - Le modèle k- réalisable du premier ordre - Le modèle des tensions de Reynolds (Reynolds Stress Model-RSM) du second ordre. La résolution numérique des équations du mouvement et celle de l'énergie sont effectuées par le code CFD ANSYS (Fluent14) basé sur une méthode des volumes finis et qui nécessite l'usage du code Gambit 6.3 pour générer la géométrie, le maillage et les conditions aux limites du problème. Les champs dynamique et thermique ont été investigués pour différent distances d'impact du jet avec le fond de la cavité, de 2d à 12d (d étant le diamètre du jet) et pour une gamme du nombre de Reynolds Re variant de 2 104 à 5 104 correspondant à une turbulence pleinement développée. Une validation a été effectuée avec des travaux expérimentaux disponibles dans la littérature. Les résultats obtenus ont permis de confirmer les observations suivantes : " L'écoulement dans la cavité se compose de trois zones principales : a. Une zone de jet libre. b. Une zone d'interaction du jet principale avec l'écoulement de retour. c. Une zone stagnante située au fond de la cavité qui forme un tourbillon toroïdale. " L'interaction d'un jet rond avec une cavité cylindrique génère un écoulement stable (non oscillatoire) parfaitement symétrique. " Le chauffage n'a pas une influence sur la structure globale d'écoulement (Problème de convection forcée). " Cette étude nous a permis de proposer des corrélations en fonction du nombre de Reynolds Re et de la distance d'impact Lf, pour nombre du Nusselt au point d'arrêté Nu0 (Nu0=f(Re,Lf)) et le nombre de Nusselt moyen Nuavr (Nuavr=f(Re,Lf)
Etude et simulation numérique de la combustion turbulente des flammes prémélangées suspendues de méthane-air pour des bruleurs à faible nombre de swirl
(2015) Ouali, Sofiane
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de recherches portées sur la simulation numérique des flammes prémélangées turbulentes suspendues de méthane-air stabilisées par swirl pour des brûleurs de configuration LSB (Low Swirl Burner). Le bec du brûleur a un rayon de 25 mm et se compose de deux parties distinctes ; la plaque perforée axiale d'un rayon de 15 mm où l'écoulement du pré-mélange réactif est purement axiale et de l'espace annulaire swirlé (10 mm) où l'écoulement du mélange réactif est swirlé tout en ayant deux composantes de vitesses ; axiale et tangentielle. L'étude s'est portée essentiellement sur l'effet de la richesse du méthane (CH4) À de 0.6 à 1.4 avec un pas de 0.2 et de l'effet du nombre de swirl S de 0.5 à 1.0 avec un pas de 0.1. La simulation numérique a été effectuée pour deux configurations ; 2D et 3D où l'effet de la richesse a été étudié pour les deux. Tandis que l'effet du nombre de swirl a été étudié uniquement en configuration 3D. Plusieurs paramètres considérés comme étant régisseurs des structures de flammes sont analysés et comparés aux résultats expérimentaux disponibles dans la littérature, à savoir; les champs de vitesse, température, la distribution du méthane (CH4) et la formation des polluants (NOx et CO). La turbulence a été prise en considération en utilisant le modèle RANS (Reynolds Average Navier-Stokes) k-À STANDARD. Tandis que la combustion a été étudié en utilisant deux modèles ; EDM (Eddy Dissipation Model) et Partially-Premixed. De par la validation des résultats obtenus, le modèle Partially-Premixed a été retenue pour l'analyse de l'effet de la richesse et de l'intensité du swirl. La comparaison des résultats obtenus par la simulation numérique avec ceux qui sont disponibles dans la littérature a montré un accord satisfaisant pour tous les paramètres de flammes étudiées. L'intérêt particulier de cette étude est de trouver un compromis entre le maximum de température qui puisse être atteint et la limite du nombre de swirl et de la richesse qui puissent être imposés avec le minimum d'émissions de NOx et de CO tout en assurant le maintien de la stabilité et la localisation de la flamme. En outre, les caractéristiques spécifiques des brûleurs à faible nombre de swirl LSB ont été retrouvée
Etude de l'influence du champ magnétique sur le transfert de chaleur et de masse dans les écoulements rotatifs
(2015) Aberkane, Sofiane
Cette étude s'intéresse à l'effet d'un champ magnétique axial imposé sur un écoulement incompressible d'un fluide électriquement conducteur entre deux cylindres coaxiaux horizontaux en rotation. Le champ magnétique imposé est supposé uniforme et constant, la génération de la chaleur due à la dissipation visqueuse est prise en considération dans la présente étude. Les parois du cylindre intérieur et extérieur sont maintenues à des températures et concentration constantes mais différentes. Le mouvement du fluide est dû à la rotation de cylindre intérieur avec une vitesse constante. Une solution exacte des équations régissant l'écoulement a été obtenu sous forme de fonctions de Bessel. Un schéma implicite de différences finies a été utilisé pour la résolution numérique. Les distributions de vitesse et de températures ont été obtenues aussi bien avec que sans l'influence du champ magnétique. Les résultats obtenus montrent que l'application du champ magnétique a pour effet de stabiliser l'écoulement. La vitesse et la concentration entre les deux cylindres décroissent d'avantage au fur et à mesure que le nombre de Hartmann augmente, en revanche, ce dernier n'affecte pas la température. En augmentant le nombre de Hartmann, on constate une nette décroissance du nombre de Nusselt sur la surface des cylindres. L'Application du champ magnétique a pour effet de diminuer le nombre de Sherwood sur le cylindre extérieur fixe. Par contre l'augmentation du nombre de Hartmann améliore le transfert de matière sur le cylindre intérieur rotatif
Etude numérique et analytique du transfert de chaleur d'un écoulement pulse d'un gaz en présence d'un champ magnétique
(2016) Deghmoum, Mohamed
Le transfert de chaleur et de masse couplé par convection forcée assurée par un écoulement pulsé d'un fluide électriquement conducteur en présence d'un champ magnétique a suscité beaucoup d'attention ces dernières années. Cet intérêt est dû aux différentes applications de tels fluides dans l'industrie, et dans l'ingénierie à savoir: machines thermiques, pompes, valves, génie chimique, génie biologique…etc. Ce travail s'accentue principalement sur l'étude numérique associe à une résolution analytique des équations qui régissent les écoulements pulsés, et en particulier l'influence du champ magnétique sur les mécanismes de transfert de chaleur entre un cylindre chauffé et un fluide électriquement conducteur en écoulement dans un espace annulaire entre deux conduites cylindriques coaxiaux. Les effets engendrés par un écoulement soumis à des pulsations sont; l'effet annulaire, le reversement de l'écoulement, l'augmentation des paramètres moyens de l'écoulement comparés au cas stationnaire et aussi le déphasage entre les paramètres dynamiques et thermiques de l'écoulement avec les pulsations imposées. Dans cette étude, la méthode des différences finies a été utilisée suivant le schéma purement implicite pour des raisons de précision de calcul. Quant à la partie analytique et illustration de la validation des résultats, un programme de calcul a été développé à l'aide du logiciel MATLAB Ver.7 pour tracer les expressions analytique développées, la partie numérique a été assuré par l'utilisation du logiciel FORTRAN Ver.6
Caracterisation et modelisation du reservoir de la serie inferieure du trias du champ de hassi r'mel
(2018) Talamali, Salima
Le champ de Hassi R’mel est considéré, de par ses dimensions et ses réserves, comme étant l’un des plus grands gisements de gaz au monde. Il s’étend sur une superficie d’environ 3700 km², produisant ainsi du gaz à condensât avec présence d’un anneau d’huile assez important sur sa périphérie Est et Sud. Il se présente sous forme d’une structure anticlinale orientée NNE-SSW, située dans la partie Nord-Ouest du bassin triasique, à environ 550 km au Sud d’Alger, à 100 km au Nord-Ouest de la ville de Ghardaïa et à 80 km au Sud-Est de la ville de Laghouat. Ce champ est constitué de quatre (04) réservoirs gréseux d'âge triasique, nommés A, B, C et la Série Inférieure, séparés entre eux par des bancs argileux. Toutes les études faites auparavant sur ce champ s'intéressaient uniquement aux réservoirs supérieurs (A, B et C). Ces réservoirs présentent d'excellentes caractéristiques pétrophysiques associées à des épaisseurs utiles importantes, alors que la Série Inférieure était plus ou moins ignorée vu la présence de faciès argileux et volcanique. La présente étude a pour objectifs : une caractérisation du Trias de Hassi R’mel en montrant les différents niveaux réservoirs ainsi que leurs extensions, une caractérisation sédimentologique de la Série Inférieure en montrant les différentes formations de cette série ainsi que leurs extensions et une étude de modélisation de la Série Inférieure. La caractérisation et la modélisation du réservoir de la Série Inférieure (niveau argilo-gréseux) du champ de Hassi R'mel, permettent la construction d'un modèle géologique type de la région étudiée, montrant ainsi l'intérêt pétrolier important de cette série localisée au centre et au Sud de la région d’étude ; cela permettra d’aboutir au développement de ce réservoir à travers les futurs puits à forer
Elaboration d'un système géographique (SIG) comme instrument de recherche et d'Interopérabilité des données géoscientifiques (géologiques et gîtologiques ) de la partie nord-orientale de l'Algérie : base de données et applications " ARC Gis "
(2019) Ysbaa, Saadia
L'intégration et le traitement des données géologiques/gîtologiques, géophysiques et topographique disponibles dans un système d'information géographique ont contribué à la détermination et la précision des particularités de la distribution spatiale de la minéralisation à Pb-Zn-Fe-Ba (Cu, Hg, F, Sr) de la partie nord-est de l'Algérie. Le traitement et l'analyse par l'application des principales fonctionnalités du module spatial à ces données géoscientifiques en termes d'axes/trends montre l'existence d'une corrélation spatiale entre la minéralisation et certaines familles de linéaments/trends préférentiels (NW-SE, NE-SW et E-W). Dans le Sétifien-Hodna, Mont des Medjerda et dans l'Atlas Saharien oriental, la combinaison des données gravimétriques et aéromagnétiques révèlent d'importants linéaments tectoniques de direction principalement NW-SE, NE-SW et E-W. La localisation des minéralisations à proximité ou le long de ces tecto-linéaments, à la limite des marges de bassins sédimentaires subsidents renforce l'hypothèse d'une relation forte entre ces deux phénomènes géologiques. Ces directions reflètent probablement des couloirs de déformation ayant contrôlé la mise en place des dépôts minéralisés et qui peuvent représenter des cibles potentiels pour la prospection minière
Micro-méthanisation à la ferme
(Université M'Hamed Bougara : Faculté de Technologie, 2021) Mougari, Nour Elislam; Hachemi, Madjid( Directeur de thèse)
La méthanisation ou digestion anaérobie (DA) est l’une des techniques les plus avantageuses pour la fourniture d'énergie durable et l’élimination des déchets. Cependant, la production de biogaz par une telle pratique est complexe et repose sur l'interaction de plusieurs facteurs physiques, chimiques et opérationnels. Il est nécessaire de comprendre la dynamique des processus avant la mise en échelle de la DA. De nombreux modèles mathématiques mécanistes (boîte blanche) ont été proposés pour obtenir un processus de DA optimal. Malgré les avantages de ces modèles, leur utilisation peut être limitée par la complexité des processus de DA. Pour surmonter leurs limites, l'utilisation de modèles empiriques est envisagée. Parmi divers modèles empiriques, nous trouvons des techniques d'intelligence computationnelle (CI), y compris les réseaux de neurones artificiels (ANN), la logique floue (FL), les algorithmes évolutionnaires (EA) et l'hybridation de ces techniques, qui sont adoptées dans la présente thèse. L’objectif du travail est de développer des modèles robustes, rapides et précis, contenant une base de données de différents types et mélanges de déchets organiques, en appliquant des techniques d'intelligence Computationnelle (IC) hybrides. Dans un premier lieu, les techniques des réseaux de neurones artificiels (RNA) et l’algorithme génétique (AG) ont été combinées, pour développer deux modèles globaux multi-entrées, permettant la prédiction de la production de biogaz et de méthane de différents substrats organiques. Le rapport solides volatiles et solides totaux (SV/ST), la teneur en Carbon (C), le rapport C/N et le temps de digestion (TD) ont été pris en compte. De plus, des modèles cinétiques basés sur l’Equation de Gompertz modifiée (EGM) ont été développés pour prédire la production de biogaz et de méthane, en optimisant leurs paramètres cinétiques à l’aide de l’AG. Ces résultats ont prouvé l’efficacité des modèles basés sur les RNA (empiriques) par rapport aux modèles cinétique basés sur l’EGM (mécanistes), validant la possibilité d’utiliser les RNA comme technique performante, pour développer un modèle global qui permet de prédire la production de biogaz et de méthane à partir d’une grande variété de mélanges de déchet organiques. Dans un deuxième lieu, en plus des RNA, une nouvelle technique hybride qui est, système d'inférence neuro floue adaptatif (ANFIS), couplés à l’AG ont été employés pour prédire et optimiser la production du biogaz et de méthane, à partir de la codigestion des fumiers de vaches et de la paille de blé. La teneur en solides totaux (TS %), le rapport de mélange (RM) et le temps de digestion (TD) ont été sélectionnés comme entrées aux modèles. Les résultats ont montré que l'hybridation du RNA et d'ANFIS avec l’AG (AG-RNA et AG-ANFIS), a rendu la détermination de leurs architectures optimales faciles et moins chronophages par rapport à la méthode traditionnelle « Essais et Erreurs ». AG-ANFIS a fourni une précision de prédiction légèrement meilleure que AG-RNA indiquant un petit avantage d'ANFIS sur les RNA. Cependant, les approches développées peuvent à la fois être utilisées comme des outils efficaces pour la prédiction de la production de biogaz et de méthane. Enfin, les modèles hybrides AG-RNA et AG-ANFIS ont permis d’optimiser les meilleurs paramètres de fonctionnement, pour une production maximale de méthane. Ces modèles permettraient aux opérateurs de processus de digestion anaérobie de contrôler, d'évaluer et de prédire les paramètres opérationnels à l'avance, sans compromettre la stabilité du processus pour une production de biogaz améliorée et efficace. Ceci est important pour la sécurité environnementale future et la prospérité économique des systèmes de DA.
Contribution à la commande MPPT pour les systèmes photovoltaïques
(Université M'Hamed Bougara : Faculté de Technologie, 2022) Atia, Mostufa; Ahriche, Aimad(Directeur de thèse)
L’objectif de ce travail est la proposition des nouvelles stratégies de poursuite de point de puissance maximale (en anglais : Maximum Power Point Tracking (MPPT)) pour les systèmes photovoltaïques (PV) ; ces stratégies sont basées sur l’algorithme conductance incrémentale (CON-INC) à deux étages. Ces méthodes sont proposées pour remédier aux inconvénients de la méthode CON-INC classique tels que les oscillations, le MPPT imparfait, le suivi lent du MPP, etc. Ces inconvénients proviennent de l’utilisation d’un algorithme CON-INC à un seul étage avec un pas de perturbation du rapport cyclique ?xe, qui ne peut pas fournir le rapport cyclique optimal en particulier dans des conditions météorologiques (la température et l’ensoleillement) et une charge variable. Le premier étage de ces approches proposées est utilisé pour fournir la tension de référence à l’aide de l’algorithme CON-INC ; et le second est un contrôleur linéaire. Dans un premier lieu, une commande à base d’intégrateur est synthétisée, en utilisant de critères de Routh pour réguler son gain. Ensuite, une commande linéaire quadratique (en anglais : Linear Quadrate Integral(LQI)) a été mise en place. Les résultats de simulation dans di?érents scénarios con?rment la supériorité des algorithmes CON-INC à deux étages proposés par rapport à l’algorithme classique basé sur un seul étage, avec un rendement de plus de 93,75 %.
Etude de l'impact des prévisions de performance énergétique des minicentrales photovoltaïques/Eolienne connectées au réseau électrique sur le développement durable des fermes agricoles
(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2024) Bouregba, Hicham; Hachemi, Madjid( Directeur de thèse)
En raison des aspects environnementaux et de sécurité souhaitable, on estime généralement que les énergies renouvelables comme (soleil, vent, biomasse, l’hydrogène, l’hydraulique, etc.) devrait être utilisée plutôt que d'autres formes d'énergie alternative, car elle peut être fournie de manière durable sans nuire à l'environnement. Par le biais de ce plan, l'Algérie ambitionne de jouer un rôle prépondérant dans la production d'électricité en tirant parti des secteurs du photovoltaïque et de l'éolien. Les objectifs de ce travail sont multiples. Il s'agit d'intégrer les énergies propres et durables pour moderniser le secteur agricole, de soutenir le réseau électrique en injectant l'excédent d'énergie, en particulier lors des pics de demande, tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. De plus, ce travail vise à rendre les fermes agricoles plus autonomes en réduisant leur dépendance au réseau électrique traditionnel, ce qui contribue à maintenir la stabilité de l'approvisionnement énergétique et à éviter les perturbations dans la distribution électrique. L'étude de cas repose sur un accord signé entre le laboratoire "LEMI" et la ferme urbaine typique "Vida Lait" de la région de Tlemcen, située dans le nord-ouest de l'Algérie. Cette collaboration vise à étudier la consommation quotidienne, mensuelle et saisonnière de la ferme laitière. Pour répondre à cette demande énergétique, nous avons choisi d'intégrer un système hybride (PV/Eolien) connecté au réseau basse tension, sans stockage d'énergie. Ce système alimente en électricité la ferme laitière de manière autonome, tout en injectant l'excédent de production dans le réseau BT. Une analyse technico-économique approfondie a été réalisée à l'aide du logiciel "Homer" pour évaluer la faisabilité de l'intégration du système hybride dans la région d'étude. Les résultats de cette analyse ont montré que le système optimal pour la ferme d'étude est un système PV/Eolien, avec la possibilité d'intégrer chaque composant de manière équivalente. Il est important de noter que 98 % de la consommation totale de la ferme provient de sources d'énergie renouvelable, démontrant l’existence de l’énergie primaire. En outre, une analyse de sensibilité a confirmé que le système n'est pas affecté par les fluctuations économiques sur le marché algérien pendant la durée de vie du projet. Cela renforce la viabilité économique de cette solution énergétique durable. En investissant dans des solutions hybrides telles que les systèmes PV/Eolien, les fermes laitières peuvent non seulement réduire leur dépendance aux énergies fossiles, mais aussi contribuer de manière significative à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le vent et le soleil sont des facteurs essentiels pour la production d'électricité à partir de l'aérogénérateur et du générateur PV, respectivement. C'est pourquoi nous avons modélisé la chaîne de conversion énergétique sous l'environnement Matlab pour analyser et améliorer les éléments clés de ces systèmes. La chaîne photovoltaïque comprend une topologie de conversion à deux étages. Au premier étage, nous utilisons une technique de maximisation de la puissance appelée « MPPT », contrôlée par un réseau de neurones, afin d'améliorer le rendement énergétique. Le deuxième étage comprend un onduleur pour assurer la connexion au réseau basse tension et garantir la qualité de l'énergie transférée. En ce qui concerne l'aérogénérateur, il repose sur une chaîne de conversion appelée « back to back », contrôlée par la technique vectorielle. De plus, nous avons intégré une technique appelée « pitch control » pour orienter efficacement les pales. Par ailleurs, nous avons mis en place un système de protection contre les surtensions et les surintensités appelé « LVRT »
Application de lattice boltzmann method dans l'habitat : cas de la ventilation et de la dépollution
(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2024) Arab, Assia; Himrane, Nabil(Directeur de thèse)
Le travail de cette thèse est consacré à une étude numérique du confort thermique dans l'habitat en utilisant la méthode de Lattice Bolltzmann (LBM). Le modèle physique bidimensionnel considéré consiste en une cavité rectangulaire ventilée par déplacement d'air, la paroi latérale droite est maintenue à une température chaude constante tant dis que les trois autres parois sont considérées adiabatiques. Une Séparation Poreuse Réactive (SPR) avec une hauteur variable divise la pièce en deux compartiments. La simulation numérique a été effecté en utilisant la méthode Lattice Boltzmann avec un temps de relaxation multiples (LBM-MRT). L'approximation de Boussinesq est considérée pour l'écoulement de fluide et le modèle de Darcy Brinkman-Forchheimer a été utilisé pour simuler le matériau poreux. Un terme linéaire supplémentaire est ajouté aux équations de transport standard (d'espèce) pour tenir compte des effets de la réaction de fixation, ce terme étant dérivé de la loi d'Arrhenius. Pour le cas d'une hauteur fixe de la SPR égale à 0.9 et pour une large gamme de nombres de Richardson et de Darcy, les résultats des calculs mettent en évidence l'influence de ces paramètres sur la structure de l'écoulement, permettant ainsi de classifier les différents phénomènes de convection (naturelle, forcée et mixte). Un point crucial à noter est que l'ajout de la réaction de fixation améliore la qualité de l'air intérieur et réduit le temps de renouvellement de l'air de 55% pour une valeur de Darcy égale à , économisant ainsi sur les coûts énergétiques. Cependant, cet effet réactif ne semble pas influencer l'efficacité thermique du modèle proposé. L'analyse de la variation de la hauteur de la SPR relève des résultats significatifs. L'impact le plus notable se manifeste dans le cas des faibles perméabilités, où la séparation poreuse se comporte comme un obstacle solide. Dans ces conditions, l'augmentation de la hauteur de la SPR engendre un élargissement (expansion) de la zone morte dans le deuxième compartiment, créant ainsi une zone polluée et thermiquement inconfortable