Doctorat en Mécanique & Génie mécanique

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https://dspace.univ-chlef.dz/handle/123456789/311

Département de mécanique & Génie mécanique

Dr. ABDI Benabdellah, doyen de la faculté
Tél/Fax : 027 72 17 94
Mail : doyen_ft@univ-chlef.dz
Site Web : www.univ-chlef.dz/ft/

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Design, optimization and energy performance of hybrid Photovoltaic-Thermal solar-assisted heat pump systems for buildings applications in Algeria
(BELKACEM Nefissa / MISSOUM Mohammed, 2026-04-11) BENCHAMMA, Sofiane
The demand for solar-assisted heat pumps is increasing over time to meet human needs for home comfort, such as heating and domestic hot water, while maintaining lower costs. This trend aligns with the commitment of governments around the world, including Algeria, to provide clean renewable energy and move away from polluting fossil fuels that contribute to gas emissions. The energy source for operating a heat pump system can be single, such as solar energy alone or air energy alone or can be dual or multiple sources in same time, meaning the heat pump system operates using more than one source of energy, like solar energy and air. Solar heat pump systems are divided into two types. One is referred as the direct-expansion system, abbreviated as DX-SAHP, where the solar collector acts as the evaporator at the same time and the other type is referred as the indirect-expansion system, abbreviated as IX-SAHP, where the solar collector and the evaporator are separated from each other. The contribution of this study is to design and optimize a new dual solar-air heat pump system that can operate in directexpansion mode (DSM), or in indirect-expansion mode (ISM) and it can also operate in a third mode Direct/indirect-expansion (D/ISM). The objective is to investigate and compare the performance of the new system when operating in the three modes. First, a mathematical model for DX-SAHP system based on the fundamentals of thermodynamics and heat transfer is developed, validated and implemented in MATLAB. Then, a TRNSYS model simulating IX-DSHP system type is developed. In the third step, the two models are integrated to obtain the new DX/IX-DSHP system. Results show that when the system operates in D/ISM mode, it achieves better performances. The coefficient of performance is 2.89, the seasonal performance factor is 9.19 and the solar fraction is 63%. Whereas, they are 2.63, 6.23 and 51% in ISM and are 2.41, 3.76 and 29% in DSM. Parametric study indicates that the area of the solar collector, whether conventional thermal collector or photovoltaic thermal collector, has a direct effect on performance, while the set-point temperature of the tanks has a minimal impact. Economically, the D/ISM shows a shorter payback period compared to the other two modes if global energy prices are considered. The PBP is 7, whereas it is 8 and 9 in the ISM and DSM respectively
Étude d’un système de diffusion d’air à plusieurs formes géométriques pour améliorer le transfert thermique dans les ambiances
(KHELIL Ali / BRAIKIA Mohamed, 2026) MAIGA Assiétou, Moussa
Dans un contexte où la maîtrise de l‟efficacité énergétique et la qualité des ambiances intérieures constituent des enjeux majeurs, cette recherche est consacrée à l‟analyse des jets turbulents générés par des diffuseurs de géométries non conventionnelles. Les différents diffuseurs étudiés ont été conçus et réalisés au sein du Laboratoire de Contrôles, Essais, Mesures et Simulations Mécaniques (LCEMSM). L‟objectif principal est de comprendre l‟effet des paramètres géométriques sur la dynamique du jet, afin d‟identifier les configurations capables d‟assurer une diffusion homogène et une répartition maîtrisée du flux d‟air. La démarche adoptée s‟articule autour de deux approches complémentaires. L‟étude numérique repose sur la résolution des équations de Navier–Stokes, fermées par le modèle de turbulence k–ω SST, permettant de prédire le comportement dynamique et thermique de jets issus de différentes géométries. L‟analyse de l‟évolution axiale, de l‟entrainement latéral et de la dissipation turbulente a permis de caractériser les mécanismes gouvernant le développement du jet. Les résultats mettent en évidence l‟influence déterminante des paramètres géométriques et de la disposition des diffuseurs sur les mécanismes de mélange et de transfert thermique. Parmi les configurations étudiées, le diffuseur lobé à six lobes présente les meilleures performances, permettant une amélioration du transfert thermique d‟environ 31,7 % par rapport à la géométrie circulaire. L‟étude expérimentale a ensuite été conduite afin de compléter les résultats numériques. Les mesures réalisées ont permis d‟analyser l‟évolution axiale et radiale des profils de vitesse et de caractériser la structure de l‟écoulement. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l‟influence d‟une grille de soufflage sur la structuration du jet ainsi que celle de la géométrie du diffuseur. En effet les résultats obtenus confirment que la géométrie du diffuseur joue un rôle déterminant dans la formation des structures tourbillonnaires favorisant l‟épanouissement du jet. Les configurations lobées et tourbillonnaires se distinguent par leur capacité à favoriser l‟entrainement du fluide ambiant, à intensifier la diffusion radiale. Il a également été observé qu‟à environ vingt diamètres hydrauliques (20D), le jet atteint un régime pleinement développé. IV Sur l‟ensemble des géométries étudiées, la configuration lobée à six lobes s‟est révélée la plus performante, grâce à sa capacité à maintenir un épanouissement radial et une répartition régulière de l‟énergie cinétique. Ces résultats ouvrent la voie à des stratégies de conception de diffuseurs basées sur le contrôle passif de la turbulence, en privilégiant des solutions durables et moins énergivores. En définitive, cette thèse apporte une contribution significative à la compréhension des interactions entre géométrie de diffuseurs, phénomènes turbulents et diffusion du flux d‟air. Elle propose également des critères de conception pour des diffuseurs de nouvelle génération, orientés vers la performance aéraulique et l‟optimisation des ambiances intérieures
DEVELOPMENT OF A LIFETIME MODEL OF COMPOSITE STRUCTURES IN STATIC AND FATIGUE
(CHAPELLE David / HOCINE Abdelkader, 2026) GHOUAOULA, ABD EL HAMID
The objective of this project is to develop an analytical model that predicts the lifetime of multilayer tubular structures. These structures are made with long glass fibers and an epoxy matrix. These tubes contain six layers with an orientation angle of 55°. The developed model simulates the mechanical response of a cylindrical composite structure under different types of loading, such as pure internal pressure, internal pressure with background effects, tension, and cyclic fatigue. Tensile and cyclic traction tests were performed on composite tubes. Tensile tests allow us to estimate ultimate stress to failure. Cyclic reaction tests allow us to estimate the remaining potential. The developed model allows us to estimate the number of cycles to failure of the composite tube. Cyclic tensile tests allow us to determine the remaining potential of composite tubes. The results show that when composite tubes are exposed to cyclic loading, the number of cycles induces a significant change in the shape of the tensile stress-strain curve and a decrease in the elastic modulus. Additionally, cyclic loading tests are conducted at multiple stress amplitudes (40%, 60%, and 80% of the ultimate tensile strength) to evaluate the material's fatigue life and damage progression at different load levels. These tests quantify the relationship between stress amplitude and the number of cycles to failure.
Etude des effets de déformation élastique et la piézoviscosité sur les performances d’un palier hydrodynamique lisse lubrifié par un ferrofluide
(CHETTI Boualem, 2026) AZZALA, Abdellah
La présente étude s’intéresse à l’influence de la déformation élastique ainsi qu’à la variation de la viscosité en fonction de la pression sur les performances statiques d’un palier circulaire lubrifié par des ferrofluides. Pour attendre cet objet, l'équation de Reynolds dérivée, pour un ferrofluide sous un champ magnétique appliqué à l'aide du modèle de Neuinger-Rosensweig tenant compte de la dépendance de la viscosité avec la pression dans les fluides non newtoniens et la déformation élastique, a été utilisée. Un champ magnétique est créé par un fil fini déplacé. Le modèle de revêtement mince élastique est utilisé pour déterminer la déformation élastique. L’effet de la piézoviscosité est modélisé par la loi du Barus. Afin de déterminer la distribution de pression, l’équation de Reynolds modifiée a été résolue par la méthode des différences finies associée à l’algorithme de Gauss–Seidel. Les performances statiques du palier lisse, notamment la portance hydrodynamique, le coefficient de frottement, l’angle de calage et la fuite latérale, ont ensuite été évaluées pour différentes valeurs du coefficient de force magnétique, du coefficient de déformation élastique et du coefficient de piézoviscosité. Les résultats obtenus montrent que l’augmentation du coefficient de force magnétique se traduit par une élévation de la capacité de charge, des fuites latérales et de l’angle de calage, tandis qu’elle induit une diminution du coefficient de frottement. La présence de champs magnétiques améliore significativement les performances d'un palier lisse rigide et déformable. Les résultats obtenus montrent que la piézoviscosité a une influence non négligeable sur les caractéristiques statiques du palier lubrifié par les ferrofluides surtout sur la portance hydrodynamique et le coefficient de frottement.
PREDICTION OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF A SANDWICH TUBULAR STRUCTURE BASED ON NATURAL FIBERS UNDER QUASI-STATIC AND FATIGUE LOADING
(HOCINE Abdelkader / RIBEIRO João, 2024) HABBAR, Ghania
To provide a new solution for hydrogen transportation that is lightweight and less expensive, the current contribution concentrates on the mechanical behavior of eco-sandwich pipes constructed of biocomposite materials under static and cyclic loads, using three-dimensional elasticity theory. To achieve the sizing of the tubular eco-sandwich pipelines, a multiscale characterization is performed, beginning with the micro- and macro-mechanical scales. The micromechanical approach is used to predict the mechanical properties of bio skins before analyzing the whole cylinder sandwich structure under different loadings. The second step focuses on understanding the behavior of a sandwich element in the tubular structure through a macro-mechanical model. The analytical and 3D numerical models are developed through this contribution to investigate the mechanical behavior of sandwich pipe under static and cyclic internal pressure loading. The suggested models provide an exact solution for stresses, strains, and displacement of sandwich pipe, which is made of epoxy material for the core layer and reinforced materials with an alternate layer for the skin layers. The main aim of this work is to evaluate the potential applications of bio-fibers in order to replace glass synthetic fibers generally employed in sandwich pipes. In this subject, a failure analytical analysis was developed using the Tsai-Wu criterion for skins and Von-Mises for the core. In order to increase the rigidity of a biocomposite sandwich and reduce the gap compared with a synthetic sandwich, the main results show that a gradual reinforcing of layer numbers was chosen, which permitted the best behavior. On the other hand, the ultimate pressure and safety factors obtained by increasing biocomposite layers are significant for composite transportation pressure pipelines and can play the same role at this stage of analysis.
Effet thermocinétique sur la ténacité des aciers austénitiques le 304 et le 316 : étude expérimentale
(Mohammed HADJMELIANI, 2025-02-06) ARZOUR, FATIMA ZOHRA
Investigate of pipelines repair by composite materials and natural fibers, considering the influence of the chemical properties of hydrocarbons on their structures
(MERIEM Benziane Madjid, 2025-02-27) Zahi, MESSAOUD
The aim of this project is to experimentally study the effect of semi-elliptical defects on API X52 pipeline steel and its repair by welding and by patching with hybrid composites made of natural fibers and synthetic materials. Tensile tests were performed on API X52 steel samples, with and without semi-elliptical defects through the variation of a/c and a/t ratios, and then the samples repaired by welding and composite patches were tested and compared with the results of origin material samples. The experimental results of mechanical properties indicate the effect of defects on the integrity of the pipeline of energy transport through the different ratios of a/c and a/t. It was observed that a/t ratio defects are more dangerous than the ratio a/c, especially when the ratio a/t is higher than 0.5. It is clear that both welding repair and composite patch methods can be considered as a solution for maintaining the integrity of the piping systems.
Characterization of damage and anisotropy of DC06 sheet metal applied to deep drawing
(Ibrahim ZIDANE / Mohamed HADJ MILOUD, 2025-02-20) BOURAGBA, Abdelilah
This study explores the integration of the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) micromechanical damage model as a promising alternative to traditional forming limit curves by assessment of the formability in a deep drawing process. The success of the deep drawing process depends mainly on the material characterization. The sheet metal used in this thesis work is DC06EK. The mechanical characterization of this sheet metal was first the subject of a characterization of anisotropic behavior and then to isotropic and anisotropic plastic yield criteria from tensile tests on a specimen with a constant cross-section. Then, to characterize the GTN damage model and a hardening law, a new inverse identification strategy was proposed with a tensile test on a specimen with a variable (notched) cross-section. This strategy entails using both global and local observables, such as force and plastic strain, in two distinct zones within the tensile test specimen: a localization of deformation in one zone and the stagnation of deformation in another zone of the specimen with the variable cross-section indicates the moment of necking onset. The inverse identification was performed on a pseudo-experimental database to validate and test the reliability of the used algorithm considering three cases: the first one using only the force as a global observable, the second case adding a local observable, which is the plastic strain at the center of the specimen where rupture occurs, and the third case adding the plastic strain stagnation in a shifted zone from the center. Next, the validated approach was similarly used on an experimental tensile test to identify the GTN damage model coupled with hardening law parameters. The inverse identification process demonstrated good agreement between experimental and numerical results, emphasizing the importance of combining global and local observables for accurate parameter determination. In the second step, the identified parameters of the GTN damage model coupled with the hardening law were implemented into a numerical simulation of an industrial deep drawing application. This application concerns the deep drawing of a wheelbarrow tray. The findings demonstrated that the GTN damage model can significantly influence the prediction of wrinkling defects and accurately predict the zone and moment of necking onset, while traditional forming limit curves indicate the presence or absence of rupture, the case which could not be obtained via the GTN model.
Mechanical and tribological behavior of reinforced polymers
(Mohammed MENDAS / Salah MEZLINI, 2024-12-16) TELDJOUN, Mohamed
This thesis investigates the development and characterization of polypropylene (PP) composites filled with biodegradable fillers, focusing on their tribological behavior and mechanical properties. The study aims to address the growing need for sustainable materials in various applications. The increasing environmental concerns and the need for sustainable materials have driven the research towards biodegradable fillers for polymers. However, the impact of these fillers on the mechanical and tribological properties of polymer composites is not well understood. The research involves the preparation of PP composites filled with talc powder and almond shell fillers. The PP-talc composites were fabricated using injection molding with varying talc content (0-50%), and their tribological behavior was investigated through reciprocating sliding tests under dry conditions at room temperature. Additionally, PP-almond shell biocomposites were prepared with different filler contents (0, 5, 10, and 15%) using hot mixing and compression molding. The mechanical and tribological properties of these composites were thoroughly examined. The tribological behavior of PP-talc composites was further investigated using microscratch and reciprocating sliding tests under various environmental conditions. The coefficient of friction (COF) and wear rate (Wr) were evaluated and analyzed at different friction steady-state levels (5000, 10000, and 15000 cycles). Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses of wear tracks provided insights into wear-induced damage patterns based on talc content. For the PP-almond shell fillers biocomposites, the effects of biofillers on mechanical and tribological properties were investigated through Shore D hardness tests, tensile tests, and pin-on-disk tribometer studies. The results were analyzed and discussed in relation to filler content and size. The study demonstrates that biodegradable fillers can significantly influence the mechanical and tribological properties of PP composites. The findings provide valuable insights into the development of sustainable materials with potential applications in various industries.
Caractérisation des Lois de Comportement Rhéologique et Tribologique d’une Tôle en Acier DC06EK Appliquée à l’Emboutissage
(ZIDANE Ibrahim / BENHAMOU Abdessoufi, 2024) BELGUEBLI, Amina
Dans cette thèse, une caractérisation rhéologique et tribologique a été mené sur l’acier laminé à froid « DC06EK ». Cette tôle métallique est très utilisée dans l’entreprise industrielle de matériel sanitaire de Miliana (EIMS) pour fabriquer des produits de formes relativement complexes par le procédé d’emboutissage. Dans une première étape de ce travail, une analyse cristallographique et chimique a été réalisée sur la tôle DC06EK, suivie par une caractérisation élastoplastique via des essais mécaniques de traction. À partir de ces essais, une loi d’écrouissage a été déterminée par une méthode d’identification inverse. À partir des mêmes essais, le critère d’anisotropie de Hill 48 a été déterminé après calcul des coefficients d’anisotropie de Lankford. Il s’est avéré ainsi que cette tôle est fortement anisotrope. À la fin de cette étape, la courbe limite de formage (CLF) du DC06EK a été déterminée via une approche analytique, et sa comparaison à un résultat antérieur a révélé une bonne concordance. Dans une deuxième étape, des essais tribologiques ont été menés sur la tôle DC06EK, à savoir des essais avec tribomètre pion-disque et des essais de rayage. Les essais sur le tribomètre pion-disque ont permis de déterminer le coefficient de frottement pour différentes vitesses de glissement. Les résultats ont montré qu’il n’y a pas une grande influence de la vitesse sur le coefficient de frottement. Cependant, une analyse de l’influence de la déformation plastique (l’écrouissage) et de l’anisotropie sur le frottement, conduite à travers l’essai de microrayage, montre que le coefficient de frottement diminue en fonction de la déformation plastique équivalente et est différent pour différentes directions de laminage. Cette influence de l’anisotropie diminue avec l’augmentation du niveau de déformation plastique. Les caractérisations rhéologiques et tribologiques ont été utilisées dans une simulation numérique d’une application industrielle de l’EIMS. L’application choisie pour cette raison est l’emboutissage profond d’une caisse de brouette. L’objectif est d’analyser en profondeur et de remédier aux défauts de rupture et de plissement qui sont fréquemment rencontrés dans l’EIMS. Les résultats de l’analyse numérique indiquent que la forme finale de la caisse de la brouette ne contient pas de défauts de rupture ou de plissement, correspondant exactement aux caisses réelles fabriqués dans l’entreprise. La modélisation numérique et l’optimisation du processus d’emboutissage effectuées dans cette étude pourraient potentiellement réduire les pertes de production et améliorer l’efficacité globale de la fabrication industrielle.
Study of the aptitude of DC0xEK steels for enameling and deep drawing
(ZAHLOUL Hamou / ZIDANE Ibrahim, 2024-12-19) HADJ AMAR, Adel
In this study, we investigated the aptitude of cold-rolled steels DC05EK and DC06EK for deep drawing and enameling in the Industrial Sanitary Equipment Company (EIMS) of Miliana. The first part aimed to perform a numerical simulation of the bathtub type “1400” using real industrial parameters to analyze wrinkling and rupture defects. We utilized the ABAQUS/Explicit FE software. 3D and ultrasonic thickness measurements were carried out on a bathtub manufactured without defects. Numerical and experimental plots of the thickness reduction show that the two approaches are in good agreement. The numerical results indicated no rupture or wrinkling in the final bathtub shape, matching the actual product made by the company. Numerical analysis was also performed on various scenarios likely to cause defects, such as the influence of blank holder pressure, the initial blank shape, and the die design using draw beads. The second part aimed to analyze the occurrence of fish scale defects in enameled sanitary ware, focusing on the different levels of plastic strain and anisotropy encountered in the deep drawing of DC06EK and DC05EK sheet metals. Additionally, corrosion phenomena in these types of steel based on different deformation levels were examinate. Experiments were conducted on pre-strained samples. These samples were enameled following the same process used at the EIMS company. After 20 days, fish scale began to appear in samples with plastic strain levels between 0 and 3%. This phenomenon was explained by the release of the hydrogen chemical component and the low roughness. Overall, we concluded that DC05EK steel is more resistant to fish scale defects and corrosion, whereas DC06EK steel has better formability.
Etude de l’efficacité d’une nouvelle conception sur les performances des mélangeurs Statiques.
(Youcef KAMLA / Abdelkader KARAS, 2024-12-12) BENABDELLAZIZ, OURDIA
Cette étude analyse l'impact d'un nouveau design de mélangeur statique de type Kenics sur les performances de mélange et de transfert thermique. Des simulations numériques, réalisées avec le code de calcul ANSYS-Fluent 20, ont permis d’examiner divers paramètres, notamment l’effet du nombre de Reynolds (variant de 10 à 100), les pertes de charge, le nombre de Nusselt, ainsi que le comportement rhéologique des fluides. Les résultats montrent l'importance de la géométrie : quatre configurations ont été conçues, chacune étant caractérisée par des perforations réparties sur toute la longueur des éléments hélicoïdaux du mélangeur. La quatrième configuration, qui comporte quatre vides occupant toute la longueur de l’hélicoïde, s’est montrée la plus performante, avec une amélioration de 99 % en efficacité thermique et de mélange. Toutefois, ces améliorations entraînent une augmentation des pertes de charge, atteignant jusqu'à 13 %.
Study of the aptitude for thermoforming of extruded sheets based on an ABS - 15% PMMA blend
(HADJ MILOUD Mohamed / MENDAS Mohammed, 2024) KHLEDJ, Abdelwahab
The objective of this study is to investigate the effect of temperature and strain rate on the characterization of an ABS/PMMA bilayer polymer structure. The bilayer is composed of 85% Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) and 15% Poly(Methyl Methacrylate) (PMMA). The theoretical section presents a review of the applications of this polymer and explores the potential of thermoforming for bathtub production. It is of great importance that the technology used in this process gains insight into the relationship between thermoforming processes and the thermal, mechanical, and tribological properties of the ABS/PMMA bilayer. The experimental phase comprises a series of methodically designed tests on ABS/PMMA bilayer sheets. The thermal properties, including thermal stability and glass transition temperature, were evaluated, as well as viscoelastic behavior through mechanical dynamic analysis. Tensile testing was performed at varying temperatures and deformation rates to determine the modulus of elasticity, stress limits, maximum stresses, and elongation at break. Charpy impact testing was done to assess the impact resistance of the material, followed by fractographic analysis to examine interlayer interactions, identify the characteristics of structural and fracture defects, and explain the fracture characteristics observed following tensile and impact testing. Bending strength evaluations were performed to compare the ABS/PMMA bilayer with pure ABS and PMMA. Furthermore, the hardness and tribological properties, including the coefficient of friction and specific wear rate, were investigated. The findings indicated that the ABS/PMMA bilayer exhibited notable thermal stability. The glass transition temperature of the bilayer was found to be 111 °C. The viscoelastic behavior was described by determining the storage and loss modulus. Additionally, the results demonstrate that the influence of temperature and strain rate parameters on the tensile behavior of the ABS/PMMA bilayer was also determined, indicating a high dependence of mechanical behavior on these two parameters. The bilayer structure exhibited good adhesion between the two layers, and the hardness and wear rate were determined
Etude expérimentale et numérique d'un écoulement turbulent autour d'un obstacle à géométries variables soumis à un écoulement transversal et d'un jet impactant soufflé d'un système de plusieurs diffuseurs
(KHELIL Ali / BRAIKIA Mohamed, 2024-06-29) FELLAGUE CHEBRA, ABDELHAK
Cette thèse se concentre une étude numérique et une étude expérimentale visant à évaluer comment la géométrie des diffuseurs d'air et les variations des coins supérieurs des composants électroniques influencent leur efficacité de refroidissement. La première étude concerne la prédiction numérique des champs dynamiques et thermiques d'un obstacle cubique placé au centre d'un canal carré soumis à un écoulement transversal et à un jet d'impact perpendiculaire. Les calculs ont été réalisés à un nombre Reynolds de 3410, en analysant trois jets d'impact perpendiculaires avec des rapports de Reynolds de α = 0.5, 1 et 1.5. Le modèle de turbulence k-ω SST a été utilisé dans cette recherche. L'efficacité du modèle appliqué a été évaluée en comparant les résultats numériques avec les résultats expérimentaux réalisés par Massip et al. Une fois les résultats numériques validés, nous avons étudié l'effet de la modification de la géométrie des diffuseurs de jet sur l'efficacité de refroidissement. Trois types de diffuseurs ont été testées (circulaire, tourbillonnaire et lobée). Nous avons trouvé une relation directe entre la forme du diffuseur et l'efficacité de refroidissement. L'effet du rapport de Reynolds a également été analysé, et il a été constaté qu'il avait un impact significatif sur l'efficacité de refroidissement. Avec une augmentation du rapport Rej/ReH, le transfert de chaleur augmente dans tous les cas des diffuseurs de jet. Pour ce qui est des diffuseurs d'air lobés, une valeur de Nusselt plus élevée a été observée par rapport aux autres cas de diffuseurs de jet. De plus, il a été remarqué que le diffuseur de jet lobé peut améliorer le transfert de chaleur pour α = 1.5 de plus de 16.3% par rapport au diffuseur de jet circulaire. Dans la deuxième partie qui suit la première, nous avons également mené une étude numérique dynamique et thermique pour analyser l'effet de la modification des coins supérieurs des composants électroniques sur l'efficacité de refroidissement, en utilisant le diffuseur lobé qui a donné les meilleures performances. Nous avons comparé le diffuseur lobé avec le diffuseur circulaire en modifiant les bords des composants électroniques. Les simulations numériques ont été réalisées en utilisant le même modèle de turbulence (k-ω SST) et les mêmes conditions aux limites et plages de calcul que dans la première partie. Les résultats ont montré une relation claire entre la structure des composants électroniques et l'efficacité de refroidissement. À α = 0.5, les cubes avec des bords arrondis et chanfreinés ont une efficacité de refroidissement inférieure par rapport au cube régulier. À α = 1.0, le cube chanfreiné montre une amélioration de l'efficacité de refroidissement (augmentation de 4.7%). À α = 1.5, le cube arrondi présente une performance de refroidissement supérieure (augmentation de 3.7%). La configuration du diffuseur lobé offre une efficacité de refroidissement exceptionnelle, avec un indice de Nusselt supérieur de 15% par rapport au diffuseur de jet circulaire. Ces résultats fournissent des informations précieuses pour améliorer l'efficacité de refroidissement des composants électroniques dans des conditions d'écoulement transversal et à un jet impactant. Enfin, la troisième partie de la thèse présente une étude expérimentale menée au sein du laboratoire LASEM. L'objectif de cette étude est d'analyser les résultats dynamiques et thermiques résultant des modifications apportées à la forme du diffuseur d'air lors du chauffage d'un composant cubique exposé à un écoulement transversal et à un jet d'impact. Les résultats II obtenus ont révélé l'impact de la vitesse d'écoulement transversal et de la configuration spécifique du diffuseur sur le chauffage du composant. Cette expérience intègre des tests comprenant trois formes différentes de géométrie du diffuseur d'air, à savoir circulaire, tourbillonnaire et lobée, fournissant ainsi une évaluation comparative de leur impact sur les performances thermiques du composant. Le diffuseur lobé se distingue comme le choix optimal pour chauffer le composant, confirmant ainsi les conclusions des parties précédentes de la thèse.
Damage under Thermo-mechanical Behavior of Tubular Structures
(Mohammed HADJ MELIANI / Azeddine BELALIA, 2024) ARROUSSI, Chaaben
Pipelines play a crucial role in the transportation of petroleum products, including gas, oil, and hydrogen, within the oil industry. However, their operation carries significant risks, including potential material and human damage as well as environmental harm. Among the components of pipeline networks, pipe elbows are particularly critical and susceptible due to stress intensification and bend curvature. They are more prone to various corrosion failure modes compared to straight pipes. The main objective of this thesis was to employ the Extended Finite Element Method (XFEM) to predict the damage occurring in pipe elbows with defects located at different positions. The analysis focused on the combined effects of internal pressure and in-plane bending moments, both in the closing and opening directions. The study was structured into three distinct sections: The first section aimed to predict the damage in pipe elbows with defects situated at various positions on the internal wall of the extrados. In the second section, the influence of service temperature on the damage of pipe elbows was investigated under combined internal pressure and opening bending moments. End-rotation curves were plotted for different service temperatures. The third section examined the effectiveness of two repair methods for critical defect positions: composite patch, and metallic patch. A parametric analysis was conducted to assess the impact of geometric parameters such as patch thickness, adhesive properties, and patch material on the repair's efficiency. The findings obtained from the study revealed that the damage in pipe elbows is primarily governed by the bending moment and the proximity of the defect to the critical elbow zone or maximum bending moment. Additionally, the behavior of the elbows under varying temperatures depends on the surrounding environment, which can lead to either brittle or ductile failure modes. The utilization of composite bonding, with different quantities of composite patches, enhances the critical moment, offering greater benefits in comparison to metallic patches. Furthermore, the research validates the precision of the suggested approach in forecasting the performance of the repairs.
CARACTERISATION THERMIQUE ET DYNAMIQUE DUN SYSTEME MULTI JETS A DIFFUSEURS A GEOMETRIE MIXTE APPLICATION AU CONFORT THERMIQUE ET A LA QUALITE DE MELANGE
(Mohamed BRAIKIA / Ali KHELIL, 2024-05-05) ZAHOUT, Naas
Le processus de mélange est un aspect fondamental de la mécanique des fluides qui implique le transfert de chaleur ou de masse entre différents composants ou phases. Ce processus est particulièrement important dans la conception des avions et des véhicules, où il régit le niveau de bruit généré par les moteurs à réaction. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser le processus de mélange pour améliorer la qualité du chauffage et de la climatisation résidentiels. Dans notre travail, nous considérons trois configurations différentes, toutes constituées de quatre jets tourbillonnants périphériques équidistants. Le jet central est la seule variable, la configuration 1 ayant un jet central tourbillonnant, la configuration 2 un jet central circulaire et la configuration 3 un jet central lobé. Pour étudier les profils de vitesse et de température des différentes configurations, nous utilisons des méthodes expérimentales et numériques. Pour les mesures expérimentales, nous utilisons un thermo-anémomètre multifonction pour mesurer la température et la vitesse de l'écoulement. Nos résultats indiquent que la configuration 3 présente les caractéristiques dynamiques et de température les plus étendues radialement avec une meilleure homogénéité, ce qui est dû à la distribution de l'énergie sur le plan radial. En utilisant des modèles de turbulence basés sur RANS, nous confirmons les prédictions numériques des champs dynamiques et thermiques des trois modèles. La réduction axiale de la vitesse et de la température prévue par le modèle k-ω SST dans toute la région étudiée démontre sa capacité à gérer l'interaction entre les jets tourbillonnants et lobés. Nos résultats soulignent l'importance de la forme géométrique du jet central pour obtenir une meilleure homogénéisation. La forme du jet central permet une réduction rapide de la vitesse axiale, ce qui entraîne une diffusion latérale accrue et une meilleure homogénéisation thermique et dynamique du diffuseur d'air. Cette étude fournit des informations détaillées sur la structure de l'écoulement qui en résulte, Cela nous permettra de mieux comprendre la physique de l'interaction des jets et de valider les modèles de turbulence.
EFFET DES DEFAUTS DE FORME ET D’ALIGNEMENT SUR LA LUBRIFICATION D’UN PALIER HYBRIDE FORTEMENT CHARGE EN COURS DE DEMARRAGE
(Azeddine BELALIA, 2023-07-12) SOUBIH, Mawhoub
Dans la présente étude, on analyse un palier lisse hybride supportant un broyeur rotatif fortement chargé au cours du démarrage. Avant le démarrage l'arbre subit une opération de décollement grâce à l’action d’une huile alimentée à haute pression qui s’interpose entre le coussinet et l’arbre. Lors du démarrage, la vitesse de l'arbre passe de 0 et atteint la vitesse nominale hydrodynamique de 47.5tr/mn au bout de 60 s. Il arrive que, parfois, après les trente premières secondes de rotation de l'arbre, une chute de pression inexpliquée se produit dans l’une des deux alvéoles axiales, produisant un contact métal-métal entre l’arbre et le coussinet. Il se produit un endommagement par abrasion du coussinet. L’objectif de cette étude est de comprendre la cause de cette chute de pression dans une première étape puis d’apporter des réponses dans une seconde étape. Différentes investigations sont examinées pour la recherche du défaut en vue de sa correction. Le défaut d’alignement entre les axes de l’arbre ainsi que le type de lubrification hydrostatique et son effet sur le fonctionnement du palier en lubrification hydrodynamique sont étudiés. Selon les résultats obtenus, la correction proposée consiste à utiliser un système de lubrification à débit constant approprié, qui évite que la pression chute dans les alvéoles. Une application réelle est faite sur un palier partiel supportant un broyeur horizontal rotatif à boulets métalliques de la cimenterie de Chlef en Algérie.
NUMERICAL SIMULATION OF HEMODYNAMICS IN AORTIC ANEURYSM AND COARCTATION OF THE AORTA: GEOMETRIC PARAMETERS EFFECT
(TAHAR ABBES Miloud / LARIBI Boualem, 2023-04-27) BELKACEMI, Djelloul
Cardiovascular diseases could affect children as they can affect elderly persons, they could be either acquired or congenital. The mortality rate from cardiovascular disease is higher in middle- and low-income countries compared to developed countries. In Algeria studies related to the management of cardiovascular diseases, the integration and the use of the newest technologies in the management of patients are still lacking. Computational fluid dynamic (CFD) methods present the advantage of giving the possibility to investigate non-invasively the cardiovascular disease and consequently present a good tool for clinicians. With the development of computing capabilities, high-performance calculations and medical imaging technologies, the use of computational fluid dynamic models in clinical use gained attention. Two diseases are studied in this thesis, namely abdominal aortic aneurysm AAA and aortic coarctation CoA. Using CFD the effect of asymmetry of AAA is studied. A detailed parametric analysis of flow dynamics using five virtual AAA models was performed. Flow behaviour and wall shear stress derivatives (time-averaged wall shear stress TAWSS, and oscillating shear stress OSI) were investigated. Secondly, an investigation of the co-localization and relationship between intraluminal thrombus ILT and WSS-based hemodynamic parameters (TAWSS, OSI, Transversal WSS transWSS, relative residence time RRT and Endothelial cell activation potential ECAP) was carried out. Computed Tomography CT data of three AAA patients were used. The model was validated against in-vitro data and a new approach was suggested to predict ILT deposition and growth based on WSS indexes in the thin and thick ILT areas. Finally, a workflow combining in-vivo (4D flow) and in-silico (CFD) data in the case of patients suffering from aortic coarctation (CoA) was presented. The verification and cross-validation of the two techniques confirm CFD’s robustness and its ability to mimic realistic 3D blood flow and wall parameters with high spatial and temporal resolution.
Vibration Analysis Of A Shaft Supported By Two Ball Bearings With Metal Foam Damper
(ZAHLOUL Hamou, 2023-02-09) FETTAH, BILAL
In rotating machinery, the adverse consequences of vibration are numerous, and these vibration problems cause the structure to fail. Therefore, the high response amplitudes of rotors should be minimized. The engineers used to add damping devices at bearing locations to decrease the vibration levels and dynamic loads. The objective of this work is to study a new design of a ball bearing with a metal foam damper in order to minimize vibration response amplitudes, transmitted forces, and sound emissions during the passage through resonance. The work consists of three aspects: firstly, we focus mainly on the metal foams and their applications in different industrial sectors; secondly, an experimental study is carried out to determine the dynamic characteristics such as stiffness and damping of aluminum foams; and, finally, a numerical study based on the finite element method of a rotor made of a flexible shaft, a disc, and two ball bearings is achieved to identify the effect of the addition of a metal foam damper on the modal response. The obtained results show that the use of metal foam as damper in a system has a good impact in the rotor vibrations.
Etude d’une simulation numérique à trois dimensions des flammes de diffusion: Application, chambres de combustion à multi-brûleurs.
(Khelil Ali / Loukarfi Larbi, 2020-12-13) NECHAD, Said
Cette thèse concerne une étude de la simulation numérique tridimensionnelles des flammes de diffusion 11Tturbulentes non-prémélangée 11Tdans les chambres de combustion avec multi-brûleurs tourbillonnant11T. 11TEn effet, l’amélioration du mélange (air/méthane) permet de pallier de nombreux problèmes (stabilité de la flamme, émission de polluants, instabilités acoustiques, ...) tout en améliorant le rendement du brûleur. 11TL’effet de tourbillonnement sur les caractéristiques dynamique de l’écoulement du jet d’air isotherme soufflé à travers deux configurations géométriques du diffuseur a été étudie. Le premier diffuseur à une forme elliptique avec différents rapports d’aspect AR= a / b, où a et b sont la hauteur et la largeur du diffuseur respectivement, variant de 1, 2, 4 et 8, tandis que le second engendre des jets tourbillonnaires à travers un orifice muni d’ailettes inclinées de 60°. Les modèles de turbulence k-ε standard et RSM (Reynolds stress model) sont utilisés pour modéliser l’écoulement turbulent. Les résultats obtenus montrent que le brûleur tourbillonnaire est un élément essentiel dans les chambres de combustion modernes, car il favorise la stabilisation de la flamme et il est couramment employé pour mélanger efficacement le combustible (air/méthane). L’étude de la prédiction numérique d’une configuration géométrique avec un seul brûleur coaxial et multi-brûleurs tourbillonnant dans une chambre de combustion confinée apporte des détails sur la topologie des flammes de diffusion. Plusieurs facteurs qui influencent le processus de combustion sont examinés. Un des objectifs est d’étudier l’influence des mécanismes réactionnels sur la prédiction du champ dynamique de l’écoulement, de la température et les fractions massiques des espèces chimiques. Le modèle de turbulence RSM (Reynolds Stress Model) associé aux deux modèles de combustion ED « Eddy Dissipation » (6 espèces et 2 réactions) et la fonction de densité de probabilité PDF (fonction��, 9 espèces et 8 réactions) sont utilisés pour modéliser l’interaction chimique. Le calcul numérique à été effectué à l'aide du code Ansys-Fluent, la méthode numérique utilisée est celle des volumes finis avec un maillage non structure de type tétraédrique. Les résultats des simulations numériques obtenus sont confrontés aux résultats expérimentaux de Machover & Mastorakos (2017).

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