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 Study of the physical properties of thin films of Fe2O3 doped with copper and aluminum, prepared by spray pyrolysis(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Chibani, Aboubaker; Kendil, Djamel(Directeur de thèse)(In this work, pure ?-Fe 2 O hematite sheets doped with aluminum (Al) and copper (Cu) were prepared by sputtering method with moving nozzle SPMN at temperature (500°C) with concentration of 0.25 M. Chloride iron (FeCl3) was used as a source of iron oxide and aluminum chloride hexahydrate (AlCl336HO) and copper sulfate (CuSO42) were used as aluminum and copper sources, respectively. The diagnosis was aided by the following imaging techniques: X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis and FTIR spectroscopy . The X-ray diffraction spectra of all samples show a polycrystalline rhombohedral structure with a preferred orientation (110) and the absorption intensity ratios change with the doping ratios of aluminum (Al) and copper (Cu). The crystallite size values of pure and doped samples (Cu/Al ?-Fe2O) range between (33.01 -13.54 nm). UV-Vis spectroscopy was utilized to systematically examine the optical properties of 3Cu/Al-doped ?-Fe?O? samples. The analysis revealed a high optical transparency of approximately 95% across all samples, indicating minimal light absorption in the visible range. Furthermore, the optical band gap energies, calculated from the Tauc plots, were found to lie within the range of 2.14 to 2.70 eV. FTIR spectra showed the formation of iron(III) oxide crystals with the presence of Fe-O bond in most samples. Scanning electron microscopy (SEM) results showed that the surface of the pure and grafted substrates was completely covered with a homogeneous surface with few pores.)Item Contribution à l'étude de l'équation de schrodinger avec un potentiel complexe : cas particulier des potentiels PT-symétriques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Rouabhi, Fatima-Zohra; Mezhoud, Reda(Directeur de thèse)L'étude des potentiels complexes en mécanique quantique est d'un grand intérêt du fait qu'ils entrent dans la description théorique de plusieurs phénomènes physiques. Une classe spéciale de ces potentiels, à savoir, les potentiels complexes PT-symétriques, présente une propriété très intéressante qui est la réalité du spectre d'énergie. Il a été conjecturé que cette propriété est une conséquence directe de l'invariance de ces potentiels sous l'application simultanée de l'opérateur de parité P et de l'opérateur de renversement du temps T. La présente thèse est consacrée à l'étude de l'équation de Schr?dinger pour ce type de potentiels. Dans ce cadre, nous avons développé une approche originale et e?cace de résolution basée sur l'intégration numérique de cette équation. Nous avons ainsi établi des critères de quanti?cation relatifs à ce type de potentiels, lesquels nous permettent de sélectionner les énergies et les états propres du système étudié. Ces critères ont été déterminés en considérant essentiellement la parité de la fonction d'onde. Cette approche a été testée sur cinq exemples de potentiels complexes PT-symétriques. Les quatre premiers exemples ont été choisis de manière que leurs spectres d'énergie soient déjà déterminés dans d'autres travaux. Ceci a?n de faire une comparaison permettant de véri?er l'e?cacité de notre méthode. Nous sommes ainsi parvenus à reproduire les valeurs d'énergie publiées dans d'autres travaux avec une erreur toujours meilleures que 1%. Dans le cinquième exemple, qui porte sur le potentiel de l'oscillateur anharmonique complexe PT-symétrique, nous avons appliqué une résolution approchée en utilisant la méthode variationnelle, d'une part, et la théorie des perturbations indépendantes du temps, d'autre part. Les résultats issus de ces deux méthodes approximatives sont été comparés à ceux obtenus en appliquant la méthode proposée dans ce travail. De même que pour les exemples tests, nos résultats ont été très satisfaisants dans ce cas aussi. A travers l'étude de ces cinq exemples, nous pouvons conclure à l'e?cacité de notre approche et de la valider pour qu'elle soit adaptée à tous les potentiels complexes PT-symétriquesItem The use of the hydrothermal technique in the development of nanomaterials for photocatalysis and solar cells(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Chabira, Fares; Toubane, Mahdia(Directeur de thèse)This study investigates the synthesis, characterization, and photocatalytic performance of zinc oxide (ZnO) and magnesium oxide (MgO) nanostructures synthesized using green and hydrothermal methods, with a focus on the influence of pH, doping, and the incorporation of plant extracts. ZnO nanorods (NRs) were synthesized at three different pH values, and X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed the formation of high-purity hexagonal Wurtzite-type ZnO. Grain size increased with decreasing pH, and scanning electron microscopy (SEM) confirmed the nanorod morphology. Photocatalytic tests revealed excellent degradation rates of methylene blue (MB) and methyl orange (MO), which increased with the pH value. The degradation rates reached approximately 95% and 64%, respectively, after 30 minutes of UV irradiation. Further enhancement of ZnO NRs was achieved by adding eucalyptus leaf extract, resulting in improved photocatalytic performance, with 94.77% MB degradation after 90 minutes. SEM and transmission electron microscopy (TEM) analyses revealed rod-like structures for green-synthesized ZnO NRs, with XPS confirming the incorporation of biosynthetic impurities. In parallel, MgO nanostructures were synthesized through green methods and chemical doping. XRD analysis revealed a cubic crystal structure . SEM imaging showed a transformation in morphology from plate-like structures in pure MgO to quasi-spherical particles in the green-synthesized samples. Photocatalytic performance was robust, with over 85% dye degradation efficiency after three cycles, driven by hydroxyl radicals. Doping MgO with polyvinylpyrrolidone (PVP) improved colloidal stability and photocatalytic efficiency, However, excessive PVP (?2.5 g) hindered photocatalytic activity by blocking active sites. These results demonstrate the potential of both ZnO and MgO nanostructures for practical and sustainable photocatalytic applications, with green synthesis and doping strategies enhancing their performance and stabilityItem 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 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 échantillon