Physique
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Item Contribution to the study of the cavitation phenomenon in hydraulic systems(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Benghalia, Imane; Zamoum, Mohammed(Direceur de thèse)The objective of this study is to contribute to a better understanding of the cavitation phenomenon through hydraulic installations. The aim is to determine the characteristic physical and geometric parameters of cavitation. The numerical investigations are conducted through a converging-diverging nozzle of the Venturi type. We used the Computational Fluid Dynamics (CFD) calculation code with the cavitation model. The mixture model for the two-phase flow as well as the k-? SST turbulence model were adopted. We chose several types of fluids, namely; water,gaoil, benzene, and nanofluids. The numerical simulation was conducted with fixed inlet and outlet pressures. The numerical results are compared with experimental and numerical data from the previous works. The obtained results highlight the phenomenon of cavitation, the influence of physical and geometric parameters on the formation of the vapor phase in the flow. We particularly present an original result on the influence of a nanofluid flow through a venturi, with several volume fractions, on the formation of vapor. And consequently on the phenomenon of cavitationItem Etude et réalisation d’une hétérojonction Ti-TiO2-SnO2 pour application photovoltaïque(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Zalouk, Djedjiga; Belkaid, Mohammed Said(Directeur de thèse)Le travail proposé dans cette thèse consiste à optimiser les propriétés de TiO 2 pour des applications en cellules solaires à colorant. Cet objectif sera atteint en combinant pour cette photoanode, les deux objectifs spécifiques suivants: il s’agit dans la première fois de nanostructurer le TiO 2 afin d’augmenter le rapport surface/volume et donc d’augmenter la surface spécifique offrant ainsi au TiO 2 la meilleure réactivité. Pour cela, nous avons choisis la structure nanotubulaire (1D) qui se distingue des autres structures par sa bonne séparation spatiale des charges photogénérées, déplacement unidirectionnelle des charges, augmentant ainsi leur durée de vie et réduisant le taux de recombinaison, comparativement aux agrégats de nanoparticule. En deuxième lieu, il s’agit d’étendre la largeur spectrale de TiO 2 en adoptant une stratégie simple et non coûteuse. Pour cela nous avons choisi les traitements thermiques, une stratégie alternative qui permet non seulement d’améliorer la cristallinité et de réduire le nombre de défauts qui agissent comme centres de recombinaison, mais, aussi, de réduire la largeur de la bande interdite et d’étendre par la suite son spectre d’absorption. Il a été démontré dans ce travail que les traitements thermiques est une autre stratégie alternative qui améliore considérablement la photo activité des TiO 2 nanotubes. En effet la présence de la phase mixte Ti-anatase-rutile dans les nanotubes oxydé à la température de 600°C a un effet synergie manifesté par la réduction du gap optique (2.59 eV) et une réflexion optique d’environ 7%, ce qui nous permis de considérer cette électrode comme photoanode qu’on peut recommander pour les cellules solaires à colorant. En deuxième lieu, nous avons réalisé des cellules solaires à colorant de type hybride à base de TiO 2 nanostructuré, préparée à partir d’une colle colloïdale commerciale de TiO 2 , diluée à l’aide d’un solvant organique formant ainsi une couche poreuse. La structure de cette cellule est de type : (verre FTO/TiO 2 dense/TiO 2 poreux/colorant/Spiro-OMeTAD/Ag). Nous avons choisi trois colorants : le D102 servant comme référence, le D149 et le Dj118. Ces cellules sont réalisées au niveau du laboratoire XLIM de l’université de Limoges à l’aide d’un protocole expérimental d’élaboration des DSSC. Les rendements obtenus sont comparable à ceux de la littérature avoisinant les 4 % pour le colorant D102 contre 2% et 1,61 % pour les deux autres colorants. L’ensemble des résultats obtenus nous paraissent prometteur, dans ce champ nouvellement exploré des ss-DSSCItem Dynamic study of certain non-relativistic and relativistic problems using the path integral approach(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Ghobrini, Amina; Boukabcha, Hocine(Directeur de thèse)In this thesis, it was proved that the formulation of the Feynman path integral plays an important role in solving relativistic and non-relativistic problems in quantum mechanics. To this end, an approximation scheme for the centrifugal term and an appropriate space time of the Duru-Kleinert transformation allow the radial path integral to be converted into a manageable integral. The first part focuses on the prediction of the non-relativistic ro-vibrational energy for the q-deformed modified P?schl-Teller potential, followed by two special cases including the P?schl-Teller type potential and the generalized hyperbolic potential is presented with some diatomic molecules. The predicted values are in better agreement with numerical results and other methods in the literature. The second part deals with the solution of the Klein-Gordon equation under equal scalar and vector modified second type P?schl-Teller potentials. The eigenvalues of the relativistic energy are positive on the basis of a specific condition for the wave functions. In the third part, we solve the Dirac equation for an arbitrary spin-orbit quantum number ? using the q-deformed generalisedP?schl-Teller potential (q-DGPT). The results of the numerical analysis show that there are only bound states with negative energy in the pseudospin symmetry situation with constraint . Moreover, in the non-relativistic limits, the expression for the non-relativistic ro-vibrational energy of the diatomic molecule is derived from the relativistic energy equation in spin symmetry. The results obtained for 39K2 (a3?+u)and CO (X1?+)under Varshni conditions are in good agreement with theoretical and experimental dataItem 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 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 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 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 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 PekerisItem Excitation magnétiques et vibrations atomiques dans les films minces composites(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Ferrah, Leila; bourahla, Boualem(Directeur de thèse)cession des spins à l’échelle nanométrique dans les films minces de type composites, en présence des impuretés et inhomogénéités structurelles, nous nous proposons de modéliser certains dispositifs à multicouches à épaisseur finie et de déterminer leurs spectres phononique et magnonique. Les systèmes modèles sous étude sont constitués d’une dizaine de plans atomiques, obtenus par alternance de deux plans A et B ayant des sites atomiques différents. La dynamique du réseau et le mouvement de précession des spins dans les films composites considérés, qui sont les excitations élémentaires se propageant collectivement sur les nœuds du réseau par l’empilement des deux plans atomiques, en présence d’inhomogénéités atomiques et structurelles, font l’objet de notre étude, à basse température et en employant la méthode de raccordement. Les spectres énergétiques de transmission et de rétrodiffusion cohérents de phonons et de magnons sont calculés comme éléments d’une matrice de diffusion de type Landauer par analogie avec le transport électronique. Les densités d’états de phonons et de magnons pour chaque système perturbé seront présentées et analysées. Les propriétés dynamiques sont déterminées en fonction des intensités des spins et les constantes de forces qui caractérisent les zones perturbées. Les interactions entre les états localisés d’énergie et les modes du continuum font apparaître dans les spectres dynamiques plusieurs oscillations, certaines d’entre elles sont de type Fano