Génie Mécaniques
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Item Contribution à l'analyse des instabilités hydrodynamiques en milieu confiné en présence de champ magnétique(Universite M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie, 2026) Laouari, Azzedine; Mahfoud, Brahim(Directeur de thése)L'objectif de cette thèse est d'analyser numériquement les phénomènes d'instabilité hydrodynamique qui se produisent dans une enceinte cylindrique. Cette dernière contient un fluide visqueux, conducteur, placé sous un champ magnétique dirigé selon l'axe du cylindre. La rotation du disque inférieur induit un écoulement tourbillonnaire axisymétrique, aboutissant à la formation d'une bulle de décollement tourbillonnaire (vortex breakdown) sur l'axe de symétrie. Cette instabilité majeure représente un phénomène fondamental dans le contexte de ce type d'écoulement. Dans le cadre de notre étude, nous avons appliqué la méthode des volumes finis pour résoudre les équations de Navier-Stokes et le potentiel électrique. Notre approche s'est caractérisée par l'utilisation d'une grille non uniforme de 100 x 200 nœuds, avec un raffinement ciblé aux abords des parois pour résoudre les fines couches de Hartmann. Dans le cadre de la modélisation des systèmes dynamiques, l'algorithme SIMPLER est employé pour le couplage pression-vitesse. En outre, un schéma temporel totalement implicite est utilisé pour les régimes oscillatoires, une approche méthodologique qui permet de prendre en compte les fluctuations temporelles dans le système. Cinq configurations distinctes de conductivité électrique sont examinées pour les parois supérieure, inférieure et latérale. Ces configurations comprennent des parois isolantes, des parois parfaitement conductrices, ainsi que trois cas intermédiaires. Les simulations sont effectuées pour des nombres de Reynolds compris entre 1500 et 2775 et des nombres de Hartmann allant jusqu'à Ha=25. Une analyse approfondie des effets du champ magnétique et de la conductivité des parois sur la position, la structure et la suppression de la rupture tourbillonnaire est conduite. Cette analyse s'effectue en régimes stationnaire et oscillatoire, permettant ainsi une étude détaillée des phénomènes sous-jacents. Les résultats de l'étude révèlent que la rupture tourbillonnaire est annulée lorsque le nombre de Hartmann excède une valeur critique, laquelle est étroitement liée à la conductivité des parois et au nombre de Reynolds. Des diagrammes de stabilité dans le plan (Hacr-Re) sont obtenus pour les parois isolantes et parfaitement conductrices. Ces diagrammes mettent en évidence des seuils de suppression distincts. En ce qui concerne les parois isolantes, le nombre de Hartmann critique est susceptible d'augmenter de manière exponentielle en fonction de Re. Pour les parois conductrices, plusieurs zones d'apparition et de suppression de la rupture tourbillonnaire se manifestent. L'influence de la conductivité des parois sur les positions axiale et radiale du cœur tourbillonnaire a été quantifiée. En outre, l'apparition du comportement oscillatoire a été caractérisée. En outre, une rupture tourbillonnaire électromagnétique est identifiée, et s'avère découplée de son homologue hydrodynamiqueItem Etude numérique de l'ajout d'hydrogène au méthane dans les brûleurs LSB(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2026) Ladjani, Malika; Lounici, Mohand Said(Directeur de thèse)La combustion est l'un des procédés les plus importants de conversion d'énergie. Les brûleurs sont des composants essentiels des installations industrielles de combustion. La technique de combustion prémélangée pauvre, proche de la limite de soufflage (LBO), a suscité un intérêt particulier. Cette technologie a permis de réduire considérablement les émissions des oxydes d'azotes (NOx) et de monoxyde de carbone (CO). Cependant, la combustion proche LBO est intrinsèquement instable, ce qui peut conduire à une extinction locale. Pour y remédier, des moyens de stabilisation de ce type de flamme sont nécessaires. Le brûleur à faible nombre de swirl (LSB), est un exemple très intéressant. Cette étude consiste en une simulation numérique de l'ajout de l'hydrogène (H2) au méthane dans un brûleur LSB, particulièrement en mélanges pauvres. Pour cela, l'effet du choix du modèle de turbulence et du modèle de combustion sur la simulation numérique des flammes prémélangées dans ce type de brûleurs a d'abord été investigué. Deux modèles de combustion (EDM et PPC) combinés à cinq modèles de turbulence RANS (k-? STD, k-? RNG, k-? Réalisable, k-? STD et k-? SST) ont été examinés afin de déterminer le choix le plus adéquat. Le couplage du modèle de turbulence RANS k-? RNG avec le modèle de combustion partiellement prémélangée donne des résultats très satisfaisants. Ainsi, ces modèles ont été exploités pour, en premier lieu, étudier le comportement de ce brûleur au méthane seul, aux limites pauvres, proches LBO. L'influence de plusieurs paramètres, tels que la richesse du mélange et la température d'entrée du réactif, sur les performances du brûleur a été examinée. Ensuite, l'effet de l'ajout de différents pourcentages d'hydrogène (10 %, 20 %, 30 % et 40 %), à puissance égale, a été étudié. Le comportement thermique, l'écoulement et les émissions polluantes ont été examinés. Globalement, l'enrichissement du méthane à l'hydrogène dans les brûleurs LSB prémélangés, constitue une voie intéressante pour la réduction des émissions polluantes.Item Analyse expérimentale et simulation du comportement mécanique des élastomères magnétorhéologiques investigation de mécanisme d’amortissement des vibrations(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2026) Nedjar, Ali; Aguib, Salah(Directeur de thèse)Les élastomères magnétorhéologiques (MRE) sont des composites intelligents constitués d'une matrice élastomère renforcée par des particules ferromagnétiques, capables de modifier réversiblement leur rigidité et leur capacité d'amortissement sous l'effet d'un champ magnétique externe. Ces matériaux offrent un fort potentiel pour le contrôle actif des vibrations dans des domaines tels que l'automobile, l'aéronautique et le génie civil. La présente étude vise à mieux comprendre comment le champ magnétique influence non seulement la rigidité (effet magnétorhéologiques), mais aussi la dissipation d'énergie sous sollicitation, en identifiant les contributions relatives de la viscoélasticité de la matrice, des interactions particule-particule et des phénomènes d'interface. Cette démarche s'articule autour de trois étapes complémentaires : " La première étape consiste en la conception et l'élaboration de composites MRE avec différentes fractions volumiques de particules de fer, de matrice élastomère (silicone) et deux modes de fabrication (isotrope et anisotrope sous champ magnétique). " La deuxième étape est dédiée à l'analyse expérimentale du comportement mécanique. Des essais d'analyse mécanique dynamique (DMA), de cisaillement sous champ magnétique variable sont réalisés pour étudier l'évolution des modules de conservation et de perte, le facteur de perte, ainsi que les effets non linéaires. L'influence de paramètres clés tels que la fréquence, l'amplitude de déformation et l'intensité du champ magnétique est systématiquement analysée. " La troisième étape repose sur la modélisation par une approche numérique en utilisant le réseau de neurones. Un modèle est proposé pour simuler le comportement magnéto-viscoélastique des MRE. Ce modèle est validé à l'aide des données expérimentales, permet d'explorer les zones de dissipation d'énergie et offrant une vision fine des mécanismes d'amortissement. Les résultats obtenus mettent en évidence le potentiel élevé des élastomères magnétorhéologiques comme éléments d'amortissement dans des applications industrielles exigeantes, et propose des pistes d'optimisation pour des applications réelles de contrôle vibratoire intelligent.Item Caractérisations mécanique d’un composite sous contrainte statique et dynamique(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2026) Dahmane, Merzak; Nour, Abdelkader(Directeur de thèse)Cette étude s'inscrit dans le cadre de la valorisation des déchets agro-industriels pour le développement d'éco-composites performants. L'objectif principal de ce travail est d'analyser l'effet des traitements de surface par solvants chimiques et de la granulométrie sur les propriétés mécaniques de composites particulaires constitués d'une matrice époxy renforcée par des grignons d'olive. Afin d'améliorer l'adhésion interfaciale entre le grignon contenant des huiles résiduelles et la matrice polymère, les particules de grignons ont subi des traitements chimiques d'extraction des huiles résiduelles par solvants (Hexane et Dichlorométhane - DCM). Les analyses FTIR ont permis de prouver que les traitements modifient l'état de surface tout en préservant la composition lignocellulosique du grignon. Les caractérisations thermiques (ATG, DTG et DSC) ont validé l'efficacité des traitements pour l'élimination des huiles résiduelles. Les composites sont élaborés avec le procédé VARTM en utilisant trois granulométries différentes. L'influence de la taille des particules de grignon a été étudiée, en comparant notamment le comportement des trois granulométries (0-1 mm, 1-2 mm et 2-3,15 mm).Les analyses des résultats des essais statiques ont démontré que les composites avec du grignon traité à l'hexane et au dichlorométhane ont des caractéristiques mécaniques améliorées par rapport aux composites avec grignon non traité dans tous les cas de granulométrie. Ces améliorations atteignent des valeurs maximales en traction de 92.01% et 115,86 % pour respectivement le module de Young et la résistance maximale, et en flexion de 153,73 % et 71,18 % pour respectivement le module d‘élasticité et la résistance maximale. Par ailleurs, l'hexane associé à une granulométrie de 1-2 mm s‘avère comme la combinaison optimale en présentant les valeurs absolues les plus élevées de ces caractéristiques mécaniques. L'analyse morphologique (MEB) constitue une autre validation de ces résultats mécaniques en confirmant le passage d'un mode de rupture par décohésion (pour les composites non traités) à un mode de rupture cohésive des particules de grignon (pour les composites traités).En régime dynamique (essais de choc dans une tour), les échantillons contenant des grains de 2-3,15 mm traités au DCM ont révélé un comportement exceptionnel même à une énergie de 5 J : contrairement aux aitres échantillons qui subissent des ruptures importantes et/ou des perforations, les composites optimisés présentent un phénomène de rebond, indiquant une forte capacité de dissipation d'énergieItem Comportement à l'endommagement des structures composites sous chargement dynamique : diagnostic par capteurs piézoélectriques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2026) Tablit, Bassima; Chellil, Ahmed(Directeur de thèse)Dans cette thèse s'intéresse particulièrement aux surveillances continue des structures aéronautiques en panneau composite de peaux en composite tissu carbone intégrant des trois types des âmes (mousse de polystyrène expansé, mousse polyuréthane injectée et échantillon de mousse polyuréthane). Bien que ces matériaux offrent de nombreux avantages, ils sont toutefois sensibles à divers types d'endommagements, causés par des impacts répétés qui crée des sollicitations vibratoires. L'objectif de l'étude du comportement statique et vibratoire les trois types des panneaux sandwich face à la flexion et aux vibrations est de définir leur souplesse ou rigidité. La caractérisation ces panneaux sandwich dotés de peaux en composite carbone/époxy et de cœurs fabriqués à partir de différents matériaux (mousse de polystyrène expansé, mousse polyuréthane injectée et échantillon de mousse polyuréthane) en ce qui concerne les tests de flexion trois points, la vibration libre ainsi que l'impact répété a été réalisés. Effectivement, une analyse des dommages sous impacts répétés est cependant de déterminer les modes de défaillance et la résistance de ces trois panneaux sandwich a été réalisés grâce à la technologie piézoélectriques reliés à une chaîne d'acquisition par le biais d'une technique de traitement du signal sophistiquée. Ce système de détection, qui utilise des capteurs piézoélectriques fixés à des panneaux sandwich, garantit la sécurité et la fiabilité des structures en permettant une identification précoce et précise des éventuels dommages. Les résultats des divers essais effectués ont démontré que la peau composite en matrice de résine de fibre de carbone offre une protection efficace aux différents types de cœurs utilisés dans les panneaux sandwich polystyrène. Une analyse par élément fins a été menée avec code calcule Abaqus/Explicit sur un panneau composite sandwich à âme en mousse de polyuréthane a permis d'analyser l'effet de la vitesse et de l'angle d'impact. Différents scénarios ont été étudiés (vitesses croissantes et angles variant de l'impact normal à l'impact oblique) a l'aide critères de HASHIN. Le résultat numérique montre, la combinaison vitesse/angle conditionne la nature et l'ampleur des dommages, ce qui apporte des éléments essentiels pour la conception et l'optimisation des structures composites aéronautiquesItem Etude des matériaux isolants à base textile incorporant des matériaux à changement de phase(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2026) M'ziane, Mohamed Cherif; Grine, Ali(Directeur de thèse)L'augmentation de la population mondiale, associée à l'amélioration du niveau de vie, entraîne une hausse importante de la consommation énergétique, en particulier dans le secteur du bâtiment. Ce phénomène s'accompagne d'une exploitation accrue des ressources naturelles, d'un recours croissant aux constructions légères, ainsi que d'une dégradation environnementale notable. L'amélioration de l'enveloppe thermique des bâtiments par des isolants à haute performance constitue une solution efficace pour réduire les besoins énergétiques et améliorer le confort thermique intérieur. Ce travail porte sur le développement d'un isolant biosourcé, léger, élaboré à partir d'un textile non tissé recyclé, intégrant des matériaux à changement de phase (MCP) sous forme de microcapsules. Les échantillons composites ont été préparés par mélange à sec, garantissant une dispersion homogène des microcapsules dans la matrice fibreuse. Un modèle numérique basé sur la méthode des volumes finis et une approche enthalpique a été développé afin d'étudier le comportement thermique du matériau. Validé par des solutions analytiques, le modèle a permis de démontrer que l'intégration de MCP dans les parois contribue à réduire les fluctuations thermiques et à diminuer les besoins énergétiques. Une caractérisation expérimentale complémentaire a été réalisée à l'aide de la méthode fluxmétrique thermique dynamique (DHFMA). Les résultats montrent une augmentation progressive de la conductivité thermique et de la capacité calorifique massique avec la teneur en MCP, sans dégradation de la performance isolante globale. L'énergie thermique stockée croît de manière quasi linéaire, atteignant une amélioration de 78% par rapport au matériau de référence. Ces résultats confirment le potentiel des composites textile/MCP microencapsulés pour le développement d'isolants thermiques à forte inertie et à haute capacité de stockage énergétiqueItem Mechatronic systems diagnostics using signal processing based techniques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2026) Damou, Ali; Benazzouz, Djamel(Directeur de thèse); Benazzouz, DjamelIndustry 4.0, or the factory of the future, is advancing faster than ever, with intensive competition and a more challenging industry. In this competitive context, rotating machinery, particularly gearbox systems, plays a crucial role in transmitting power and altering speed and torque; they are essential for many industrial processes. As one of the key mechanical parts in gearbox, bearings are often the heart of a wide range of industrial mechanisms, they are regarded as essential elements in various applications, including wind turbines, helicopters, robots and aerospace systems. Consequently, a sudden malfunction can significantly impair system performance and may even result in catastrophic failure or total breakdown. Ensuring their reliable operation through efficient maintenance and fault detection strategies has become essential to prevent unexpected failures and system downtime. Predictive maintenance strategies based on condition monitoring have garnered substantial attention in recent years. Condition-Based Maintenance (CBM) plays a pivotal role in maintaining optimal system performance by predicting failures and minimizing unnecessary preventive interventions, thus reducing maintenance costs. Various CBM techniques have been developed to assess gearbox health, including acoustic emission, thermal monitoring, chemical analysis, current signature analysis, and vibration analysis. Among these, vibration-based condition monitoring has received particular focus, as the vibration signals generated by gearboxes contain valuable diagnostic information about their health state. This dissertation focuses on bearing fault diagnosis in gearbox systems, emphasizing the importance of predictive maintenance and early fault detection. However, these signals are inherently non-stationary, with defect signatures often masked by noise and irrelevant components, especially in early-stage faults. Moreover, the presence of strong non-Gaussian noise often conceals fault frequencies in the spectrum. Additionally, when multiple bearings within the system share identical dimensions, they exhibit similar characteristic fault frequencies. In such cases, even ifafaultfrequencyis detected in the vibration spectrum, it becomes challenging to identify which specific bearing is the source of the fault, complicating fault localization. This thesis also deals with this issue by developing a new automatic approach to detect, identify, and classify several bearing defects. The intelligent method is a combination of Wavelet Packet Transform (WPT) and machine learning techniques. WPT was employed to decompose vibration signals into discrete frequency bands; relevant features were extracted from each sub-band in the time domain, enabling the capturing of distinct fault characteristics across various frequency ranges sensitive to different fault conditions. These features served as inputs to machine learning classifiers, facilitating the accurate identification and classification of defective bearings. A dynamic simulation of a single stage spur gearbox was employed to generate vibration data under both healthy conditions and three distinct bearing defects, demonstrating the capability of the proposed approach to accurately detect and identify bearing defects across all casesItem Analyse du comportement hydrodynamique des paliers fluides poreux, sous l'effet des contraintes géométriques et mécaniques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2025) Ifrah, Walid; Chellil, Ahmed(Directeur de thèse)Les paliers fluides poreux autolubrifiants (PFPA) occupent une place importante dans l'éventail des solutions technologiques, particulièrement dans les applications où la maintenance est limitée. Cependant, leur principal avantage " la porosité " induit une dégradation de leurs performances hydrodynamiques. Dans le présent travail, nous proposons une étude par voie de simulation numérique et d'optimisation, visant à démontrer que la texturation de surface peut contrecarrer ces effets négatifs et améliorer significativement le comportement d'un palier poreux autolubrifiant de dimension finie, soumis à une charge statique et fonctionnant en régime hydrodynamique stationnaire. Notre approche est basée sur la résolution numérique d'un modèle couplé, intégrant l'équation de Reynolds pour le film fluide et l'équation de Darcy pour la matrice poreuse. Ce modèle a été implémenté dans un code de calcul, discrétisé par un schéma de différences finies centrées et résolu par la méthode itérative de Gauss-Seidel avec sur-relaxation. La validation du modèle numérique a été rigoureusement menée par la comparaison des résultats obtenus avec plusieurs études expérimentales et théoriques de la littérature, mettant en exergue un très bon accord. Une stratégie d'optimisation topologique basée sur l'Algorithme Génétique Binaire (AGB) a ensuite été développée et appliquée pour identifier la distribution de textures optimale maximisant l'épaisseur minimale du film. Enfin, une étude de l'influence de différents paramètres interactifs, tels que la perméabilité du milieu poreux, la vitesse de rotation, la charge appliquée et la profondeur des textures, sur les performances du palier optimalement texturé a été menée et discutéeItem Contribution à l'étude technico-économique d’une ntrale thermo-solaire(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2025) Boushaki, Tarik; Mansouri, Kacem(Directeur de thèse)Dans le cadre de la conversion énergétique et de la diversification des sources de production d'électricité, la centrale hybride solaire-gaz de Hassi R'Mel en Algérie constitue une avancée technologique. Cette centrale, associe un champ solaire composé de capteurs cylindro-paraboliques d'une puissance de 25 MW et un cycle combiné gaz-vapeur de 130 MW, soit un total de près de 155 MW. Le champ solaire, qui s'étend sur une surface de plus de 180 000 m², utilise l'énergie solaire pour alimenter la section vapeur du cycle combiné, réduisant ainsi la consommation de gaz et les émissions de CO? par rapport à une centrale électrique conventionnelle. La thèse effectue une analyse exergoéconomique et thermodynamique approfondie de cette centrale en révélant son architecture, ses principaux composants (turbines à gaz, turbine à vapeur, générateurs de vapeur à récupération de chaleur, champ solaire), ainsi que son mode de fonctionnement hybride et ses efficacités saisonnières. Une attention particulière est portée sur la modélisation et la simulation du comportement de la centrale dans différents scénarios d'ensoleillement et de conditions atmosphériques, à l'aide d'un code développé sous Matlab. Les résultats indiquent que l'énergie solaire améliore la capacité et l'efficacité de la centrale électrique et réduit également le coût unitaire de l'électricité produite. En outre, l'analyse met en évidence l'impact des conditions climatiques variables sur le fonctionnement de la centrale électrique. L'analyse menée met en évidence l'importance d'optimiser ce type d'intégration solaire et aussi la nécessité d'opter pour des stratégies de fonctionnement de ce type de centrales hybrides. Cette étude s'inscrit dans le cadre dans la perspective d'un développement durable et d'une meilleure exploitation des ressources naturelles locales, tout en contribuant à la sécurité énergétique du paysItem Contribution à l’étude des transferts thermiques dans les nanofluides(Universite M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie, 2025) Saoudi, Leïla; Zeraibi, Noureddine(Directeur de thèse)Cette thèse porte sur l’étude du transfert de chaleur en régime laminaire par convection forcée, ainsi que sur l’analyse de la génération d’entropie thermique et de friction dans l’écoulement de trois nanofluides : Al?O?/eau, CuO/eau et Cu/eau. A l’aide du logiciel ANSYS Fluent, des simulations numériques ont été réalisées selon une approche monophasique, dans quatre configurations : une conduite axisymétrique et trois types de canaux bidimensionnels (droit, sinusoïdal et carré) tous soumis à un flux thermique constant. Les paramètres étudiés incluent différentes concentrations en nanoparticules (de 0 à 5 %), des diamètres variant de 10 à 60 nm, ainsi qu’un nombre de Reynolds compris entre 250 et 2000 pour la conduite, et entre 200 et 800 pour les canaux. Dans un premier temps, l’étude menée dans la conduite a mis en évidence que l’augmentation de la concentration en nanoparticules, combinée à une réduction de leur diamètre, améliore sensiblement le transfert thermique. Parmi les modèles de viscosité testés, celui de Pak et Cho s’est montré le plus performant, en particulier pour le nanofluide Al?O?/eau, avec un nombre de Nusselt plus élevé et une réduction marquée de la génération d’entropie. Par ailleurs, l’influence du nombre de Reynolds a été clairement observée : une augmentation de celui-ci intensifie le transfert de chaleur et réduit l’entropie thermique, bien que les pertes de charge augmentent légèrement. L’analyse comparative des nanofluides a révélé que Cu/eau et Al?O?/eau présentent les meilleures performances thermiques, tandis que CuO/eau est le moins efficace. Le comportement du coefficient de perte de charge (?), qui diminue puis se stabilise avec l’augmentation de Reynolds, témoigne d’un écoulement pleinement développé avec des pertes hydrauliques quasi constantes. En définitive, l’Al?O?/eau apparaît comme le nanofluide le plus avantageux, en offrant un bon compromis entre efficacité thermique et limitation des pertes énergétiques. Dans un second temps, l’étude s’est intéressée à l’impact de la géométrie du canal sur les performances thermiques du nanofluide Al?O?/eau. Les résultats ont montré que les canaux ondulés, notamment la géométrie sinusoïdale, permettent d’améliorer significativement le transfert de chaleur grâce à la création de zones de recirculation qui favorisent le mélange entre le fluide et la paroi. La comparaison entre les trois géométries révèle que le canal sinusoïdal offre le meilleur équilibre entre performance thermique et pertes de charge, avec une génération d’entropie globale relativement faible. Le canal carré présente des performances intermédiaires, tandis que le canal droit se montre le moins efficace. En conclusion, les résultats de cette étude, obtenus par simulation numérique, sont prometteurs pour la conception de systèmes de gestion thermique compacts et performants, tels que les échangeurs de chaleur, capteurs solaires ou réacteurs chimiques