Génie mécanique
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Item Contribution à l’analyse des fluides non-Newtoniens à travers un réacteur UV(2024-03-06) Hasballaoui, FerielLa désinfection des fluides aux rayons ultraviolets (UV) est une méthode prometteuse en raison de sa facilité de mise en œuvre et de son faible coût par rapport aux autres méthodes. Afin de permettre une étude complète de la désinfection UV dans la configuration Taylor-Couette, nous avons commencé par une étude du transfert de masse et de la distribution des temps de séjour (DTS) entre deux cylindres concentriques. Ensuite, la désinfection des fluides dans une configuration Taylor-Couette fonctionnant avec des fluides qui obéissent à la loi de puissance (Power-Law) avec différents coefficients d’absorption et des taux d’irradiation ont été simulés à l’aide de la méthode de Lattice Boltzmann. Les résultats du transfert de masse sont présentés sous forme de nombres de Sherwood. Pour la DTS, le traceur permet de déterminer la concentration moyenne à la sortie de la conduite. Concernant la désinfection aux ultraviolets, les effets des paramètres de fonctionnement tels que les nombres de Taylor et de Reynolds axiaux, de l’indice de comportement et le taux d’irradiation ont été analysés. Les résultats montrent que la dose UV requise diminue pour une augmentation du coefficient d’absorption, tandis qu’elle augmente pour une augmentation des indices de comportement. Pour Ta = 120 et Re = 3, la désinfection atteint 82, 3% pour les fluides pseudo-plastiques et est complète pour les fluides dilatants. En considérant différents coefficients d’absorption, il a été observé que a = 0.4 conduit à une désinfection complète quel que soit le fluide. Pour a = 0.5, la désinfection du fluide est complète uniquement pour le fluide dilatant. Une valeur de 0, 6 conduits à une désinfection partielle (90%) pour tous les fluides.Item Elaboration et étude mécanique et physico-chimique d’un matériau à matrice métallique(2024-05-20) Hebib, MalekLa réparation des outils de forage usés et endommagés dans les industries pétrolières pourrait réduire de manière significative les coûts de forage et, par conséquent, les émissions de matériaux toxiques. La présente étude démontre une solution à ce problème en utilisant la technologie de rechargement en atmosphère inerte (TIG) à base de WC-Ni/Cr, par laquelle un composite à matrice métallique (CMM) à base de WC préalablement élaboré par infiltration et endommagé est rechargé. L'analyse de la microstructure de l'échantillon récupéré a révélé une remarquable activité de diffusion des éléments Cr et Cu à travers l'interface composite/revêtement. Cette inter-diffusion a appauvri les particules de WC des deux côtés, ce qui a renforcé la liaison métallique de l'interface, créant ainsi une adhésion durable et solide. Une quantité importante de particules de WC a été fragmentée et dissoute dans la matrice métallique Ni/Cr, ce qui a entraîné la formation de Cr23C6, de carbures W2C et de carbures Ni2W4C secondaires. Nous avons observé une augmentation de plus de 100 % de la micro-dureté de la matrice métallique de l'échantillon réparé par rapport à l'échantillon infiltré. Les essais tribologiques des échantillons infiltrés et réparés par TIG dans des environnements secs, humides et diesel ont révélé que le coefficient de frottement le plus élevé (0,75) a été enregistré par l'échantillon infiltré dans des conditions sèches avec la perte d'usure la plus élevée (0,8 mg), tandis que l'échantillon réparé par TIG a montré des propriétés d'usure améliorées. Ceci a été attribué au changement du mécanisme d'usure, du détachement des particules de WC à l'usure abrasive et oxydative par la formation de films d'oxyde SiO2 et WO3. Ainsi, le processus de rechargement est une nouvelle technologie prometteuse pour la récupération des composites à matrice métallique à base de WC, améliorant leur durée de vie ainsi que leurs propriétés mécaniques et tribologiques.Item Localization of vibration sources in a structure by application of time reversal(2024-06-11) Chaterbache, OmarLes méthodes d’analyse vibratoire appliquées aux machines tournantes portent généralement leur intérêt sur le suivi et diagnostic des défauts en s’assurant de la collecte de données en terme de signaux vibratoires, accélération, vitesse ou déplacement, directement sur les paliers à roulements. Ces derniers étant les éléments où se concentrent et se superposent tous les efforts et actions externes et internes. En premier lieu, dans notre étude, nous exposons les différentes méthodes conventionnelles d’analyse vibratoire. En second lieu, il est proposé d’appliquer une nouvelle approche par la méthode de retournement temporel pour la localisation des changements qui peuvent survenir dans la structure de la machine tournante. Dans cette étude, il s’agit des changements dus à l’apparition de défauts de roulements. Pour cela deux configurations de la machines sont prévues en laboratoire où le même défaut de la bague extérieure du roulement est simulé. Dans le but d’étudier la performance de l’approche proposée, il est d’abord mis en évidence les différents paramètres influent sur la méthode, dans un cas de poutre encastrée, notamment le nombre de capteurs et leurs positionnements dans la structure par rapport à la source initiale de vibration. Ce cas nous a poussé à chercher l’optimisation du besoin en matière de nombre d’instruments de mesures et plus exactement à réduire ce nombre à un seul accéléromètre. Par la suite, la méthode proposée est appliquée sur les deux configurations de la machine tournante afin d’identifier la position des éventuels défauts (sources vibratoires). Il est constaté de cette approche que le retournement temporel donne la localisation de la source du défaut de roulement, mais elle nécessite, pour certains cas de combiner les mesures collectées à plusieurs endroits de la structure. Il est montré également, grâce à notre approche qu’il est possible de collecter les mesures à distance, car la méthode consiste à faire des mesures à des endroits plus-ou-moins éloignés des composants actifs de la machine tournante. Notre approche tire son efficacité du fait de construire les fonctions de transfert préalablement, ceci est équivalent aux méthodes utilisant des modèles virtuels. Notre approche, ainsi, utilise une portion de la modélisation par les fonctions de transferts.Item L’influence du dopant Mg sur les propriétés physico-chimiques de films de chromage thermique(2024-05-23) Djemmah, SarraCe travail aborde de manière exhaustive l’impact du dopage sur les propriétés physico-chimiques des couches thermiques de chrome produites par le processus de chromisation en pack de cémentation à haute température. Pour parvenir à des couches à base de chrome (Cr) de haute qualité, une étape d'optimisation a été entreprise, en impliquant la variation des paramètres critiques qui influencent la qualité des couches chromisées, à savoir le temps de traitement, la température, et le pack de poudre. Cette optimisation a permis d'obtenir des couches présentant une homogénéité remarquable, une faible rugosité et un revêtement de qualité qui est riche principalement en chrome et en chromine (Cr2O3) en tant qu’une phase minoritaire. En revanche, des pores et des particules en surface ont été observé. L'élément novateur de cette recherche réside dans l'incorporation de l’élément dopant Magnésium (Mg) sous forme d’une poudre métallique pur. Pour ce faire, de petites quantités de magnésium ont été incorporée dans le pack de poudre. L'objectif était d'évaluer l'impact de ce dopage sur les propriétés physico-chimiques des couches obtenues, de stabiliser la chromine formée et de diminuer la possibilité de formation de défauts tels que les pores, les microfissures et les particules fines ou grossières en surface. Plusieurs techniques de caractérisation microst-ructurales et morphologiques ont été employées pour une évaluation approfondie. Les résultats de l'étude ont révélé que le dopage a joué un rôle bénéfique. Le dopage a contribué à éliminer toute la formation de la chromine qui semblait instable dans la phase initiale, en accélérant la diffusion du chrome, ce qui a conduit à former des surfaces très riche en chrome (= 95%) et de nitrures de chrome (Cr2N). En effet, la formation de l'oxyde Cr2MgO4 est observée dans certaines couches dopées au magnésium. Cet oxyde est considéré comme thermodynamiquement stable et résistant. Les résultats de l’étude ont abouti à l’amélioration de la surface de l’acier inoxydable ferritique en formant une surface résistante et innovante, ouvrant la voie à de nouvelles possibilités dans le domaine des revêtements thermiques.Item Microstructural and micromechanical characterizations of the growing nitrided layer of 30CrMo12 steel(IEEE, 2024) Rezala, AichaThe need to extend the service life of mechanical parts at a reduced cost has led to the use of thermochemical treatment to ensure surface properties with good core ductility of the treated parts. The objective of this study is to characterize the microstructure and micromechanics of the growing nitrided layer of 30CrMo12 steel frequently used in aeronautical construction. An experimental study on nitriding was conducted in which the steel used underwent a thermochemical nitriding treatment. The treated samples were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and microhardness tests. The characterization results showed a considerable improvement in the surface properties (maximum hardness of 1119 HV and wear resistance) of the treated samples. The thermochemical nitriding treatment technique has the power to achieve a nitrided layer of maximum thickness, which increases the resistance to wear and friction as well as mechanical fatigue.Item Jonction dissemblables acier inoxydable/Zircalloy-4 de type composite(2023-05-30) Soualili, Mohamed AmineL'assemblage entre l'acier inoxydable 304L (SS) et l'alliage de zirconium (Zy-4) démontrent que la jonction en présence de phase liquide transitoire est intéressante d'un point de vue industriel. L'évolution de la structure métallurgique et les interactions interfaciales entre SS et Zy-4 lors de maintien isotherme à 1050 C pendant de 30 mn et sous une pression de 0,2 MPa sont étudiés. Les couples de diffusion ont été caractérisés par la combinaison des techniques ESEM-EDS-EBSD et EPMA et des tests de micro duretés HV et nano indentation. Le traitement isotherme a permis la formation à l'interface, d'une zone de réaction, côté Zy-4, constituée de deux couches, et d'une zone de diffusion côté SS qui est constituée de la couche monophasée ?-(Fe,Cr) et d'une autre partie mixte : ?-(Fe, Cr, Ni)+?-(Fe,Cr) non mentionnée dans la littérature. A partir des valeurs de HV, H et E obtenues des tests de micro duretés et de nano indentations, le composé -Zr (Fe,Cr)2 est considéré comme extrêmement dur et fragile, le Zr2(Fe,Ni) et -(Fe,Cr) sont modérément ductiles et moins un métal est ductile, plus il sera fragile. On cherche donc, à minimiser leur existence dans l'industrie nucléaire car ils peuvent avoir des conséquences incontrôlables. Les résultats de l'étude conduisent à une meilleure compréhension des phénomènes complexes de transformations et interactions intervenant dans la jonction SS/Zy-4 qui sont très utiles pour des applications à l'échelle industrielle. L'analyse et la visualisation par le microscope à force atomique AFM est effectuée sur l'échantillon soudé afin de mieux comprendre le comportement mécanique et la nature de rupture de différentes phases de l'interface et les matériaux de base.Item Oxydation de l’alliage 6061 à haute température, simulation de la cinétique de dégradation(2023-06-24) Attafi, SamirDans cette thèse nous nous sommes intéressés à la modélisation analytique, simulation numérique et l'étude expérimentale de l'oxydation à haute température de l'alliage 6061-T6, cet alliage est utilisé dans de nombreuses secteur industrielles telles que l'aérospatiaux et marins, y compris les réacteurs nucléaires en raison de leurs excellentes propriétés d'assemblage et de revêtement, de leur haute résistance et de leur bonne formabilité. Dans la partie expérimentale, des échantillons ont été oxydés par analyse thermogravimétrique, à une température de 580°C dans une atmosphère contenant de l'air libre et de l'argon. Les temps d'exposition variaient de 15 minutes à 08 heure, ce qui a permis de comprendre le mécanisme et la formation d'oxyde dans cet alliage, la formation progressive des couches d'oxyde formées en surface. L'épaisseur et la morphologie de la couche d'oxyde formée en surface ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage (SEM-EDS). La diffraction des rayons X des couches d'oxyde sous incidence rasante a révélés l'existence de Al_2 O_3, Al_9 Si, SiO_2, MgO et Mg_4 O_4. Les résultats ont montré que la couche d'oxyde s'épiassent avec le temps d'exposition avec une perte de poids par rapport à la masse déposée au départ de l'analyse. Ces techniques de caractérisation nous a permis de comprendre sa réaction vis-à-vis l'élévation de la température. La deuxième partie se devise aussi en deux parties : une partie Analytique ou nous avons utilisé logiciel MatLab, base sure la théorie de Wagner et les résultats expérimentales, la deuxième partie Modélisation Numérique ou nous avons utilisé un autre logiciel FORTRAN, ce qui nous permet de calcul de la concentration de l'oxygène diffuse de l'extérieur (air) vers le coeur l'alliage 6061-T6.Item Etude des transferts thermiques et massiques dans un système en présence de milieux poreux(2020-03-11) Mimouni, NajwaDans le présent travail, des simulations numériques bidimensionnelles (2D) et tridimensionnelles (3D) de la convection naturelle double diffusive, dans une cavité allongée remplie d'un fluide binaire saturant un milieu poreux, ont été réalisées. Dans la formulation du problème nous adoptons l'approximation de Boussinesq et nous imposons des conditions aux limites de type Neumann pour la température et la concentration, respectivement, sur les parois verticales et horizontales de la cavité. La méthode numérique utilisée est basée sur l'approche du volume de contrôle, et un schéma d'interpolation quadratique d'ordre 3 est employé pour approcher les termes d'advection. L'algorithme SIMPLER est utilisé pour coupler les équations de continuité et de mouvement. Pour réduire le temps de calcul excessivement élevé inhérent à la solution de la convection naturelle thermosolutale une méthode d'approximation de type FMG-FAS (Full MultiGrid-Full Approximation Storage) est utilisée pour résoudre le problème. Une large gamme de paramètres de contrôle (nombre de Rayleigh-Darcy Ra, rapport d'aspect latéral Ay, nombre de Lewis Le, et rapport de flottabilité N) est étudiée. Nous montrons clairement que l'augmentation de la profondeur de la cavité (c'est-à-dire le rapport d'aspect latéral) a un effet important sur les modèles d'écoulement. Les écoulements parallèles 2D parfaits obtenus pour un faible facteur de forme latéral sont considérablement déstabilisés en augmentant la dimension latérale de la cavité. Cela produit un mouvement fluide 3D avec un schéma d'écoulement beaucoup plus complexe et le modèle d'écoulement parallèle 2D, généralement considéré, ne peut être appliqué.Item Analyse du refroidissement de sources de chaleur placées dans une cavité ventilée - application aux data centers(2024-01-16) Benouis, Fatima ZohraDans un contexte de digitalisation croissante et d'utilisation intensive des technologies numériques, l'efficacité énergétique des infrastructures informatiques est devenue cruciale. Les data centers, piliers de l'internet moderne, doivent répondre à la demande croissante en minimisant leur empreinte écologique. Notre étude se concentre sur l'amélioration du refroidissement des composants électroniques dans ces environnements critiques. ? travers des simulations détaillées, nous explorons des solutions innovantes pour optimiser le transfert de chaleur et réduire la consommation d'énergie associée. Nos simulations numériques ont fourni des résultats prometteurs quant à l'efficacité des différentes configurations de refroidissement étudiées. L'introduction d'ailettes dans le système de refroidissement a montré une amélioration significative du transfert de chaleur, contribuant ainsi à une meilleure dissipation de la chaleur générée par les composants électroniques. Plus spécifiquement, nos analyses ont révélé que certaines configurations d'ailettes, telles que les ailettes à plaques plates et les ailettes à broches, offrent des avantages distincts en termes d'efficacité de refroidissement et de consommation d'énergie. Les ailettes à plaques plates se sont avérées efficaces pour optimiser le transfert de chaleur dans certaines conditions, tandis que les ailettes à broches ont démontré leur capacité à réduire la consommation d'énergie grâce à leur conception innovante. Cette recherche ouvre la voie à des solutions de refroidissement plus efficaces et durables pour les composants électroniques dans les environnements informatiques modernes, en mettant en lumière l'importance de l'optimisation des configurations d'ailettes pour améliorer l'efficacité énergétique des systèmes de refroidissement.Item Estimation et caractérisation des radiations solaires pour une application aux systèmes énergétiques(2022-05-30) Benali, LamaraDans une première partie, il est question de l'estimation du rayonnement solaire à l'aide de l'utilisation de modèles empiriques. Deux banques de données solaires mesurées pour les localités de Bouzaréah à Alger et du site de VIGNOLA à Ajaccio ont été constituées et étudiées. Des résultats obtenus, on a constaté que les tests de performance basés sur des méthodes graphiques et statistiques ont permis de déterminer la précision de chaque modèle, ce qui a fait émerger le modèle de Perez. La deuxième partie de ce travail concerne les méthodes de prétraitement. Parmi les méthodes de prétraitement de données du rayonnement mesuré, utilisées dans le présent travail, nous nous sommes penchés, avec plus de détail, sur la stationnarisation. Là, d'après la littérature, le modèle Solis (Solar Irradiance Scheme) est le mieux indiqué. Ce modèle physique, basé sur les calculs du modèle de transfert radiatif (RTM), a besoin de la colonne de vapeur d'eau atmosphérique et de la teneur en aérosol comme paramètres d'entrée principaux, disponibles dans la base de données AERONET (AErosol RObotic NETwork). Quant à la troisième partie, elle est consacrée à la prédiction du rayonnement solaire. Ici, nous avons utilisé trois méthodes de prévision, des méthodes d'apprentissage automatique, relevant de l'intelligence artificielle, la persistance intelligente, le réseau neuronal artificiel (perceptron multicouche) et la méthode dite Forêts Aléatoires (Rondom Forests). Elles ont été comparées et testées sur des données solaires mesurées dans un site météorologique présentant une forte variabilité. L'objectif était de prévoir l'irradiation solaire horaire pour un horizon temporel compris entre h + 1 et h + 6 ; ces méthodes ont été appliquées aux trois composantes solaires : globale horizontale, normale et diffuse horizontale. Il apparaît des résultats obtenus, que la méthode de la Forêt Aléatoire permet de prédire ces trois composantes avec une bonne précision.