REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE 0 UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI BOUMEDIENE, USTHB FACULTE DE PHYSIQUE Département : Energétique et Mécanique des Fluides Domaine Filière Spécialité Options : : : : Sciences de la Matière (S.M.) Physique Dynamique des Fluides & Energétique 1. ENERGETIQUE 2. DYNAMIQUE DES FLUIDES SUJETS DES MEMOIRES DE MASTER ANNEE 2014-2015 Contact : [email protected] Arrêté d’habilitation du Master : MESRS n°568 du 04-09-2011 Préface Le nombre d’étudiants en Master Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) est passé à 29 * cette année, soit une augmentation de plus de 70% par rapport à l’effectif de l’année passée. Ils sont répartis sur les deux options comme suit : • • Option Dynamique des Fluides : 15 étudiants Option Energétique : 14 étudiants Il est important de souligner que la répartition a été faite selon les vœux des étudiants euxmêmes respectant ainsi la directive de la commission Master Dynamique des Fluides & Energétique. Il y a lieu de rappeler que l'offre de formation Master DFE propose 15 places pédagogiques uniquement en Master 2 (5 en Energétique et 10 en Dynamique des Fluides). Cet effectif est défini compte tenu du nombre de places possibles permettant de bonnes conditions pour le déroulement des unités d'enseignement méthodologie (UEM : TP, CFD...) en général et, tout particulièrement, par le nombre de stages que peuvent encadrer les deux laboratoires du département. L'augmentation de cet effectif pour cette année n'a été possible que grâce au précieux concours du Laboratoire de Mécanique des Fluides Théorique et Appliquée (LMFTA) et du Laboratoire de Thermodynamique et des Systèmes Energétiques (LTSE). En effet, ces derniers ont proposé pas moins de 38 thèmes de mémoire Master, soit 9 sujets de plus que le nombre de stages nécessaires (effectif M2). Ainsi, chaque futur stagiaire pourra avoir plus de possibilités pour trouver un thème qui correspond le mieux à ses attentes. Néanmoins, même si cette preuve de l'importance de son potentiel d'encadrement peut constituer une source de fierté pour le département, il n'en demeure pas moins que des efforts † restent à faire pour ouvrir ses deux formations Master, et par là même l’université, à et sur leur environnement extérieur (secteur industriel, centres de recherche, etc...). Ce n’est qu’en concrétisant cette ouverture, qui permettra certainement à nos équipes de recherche de rendre plus attractifs leurs domaines de recherche et d’enrichir leurs analyses, que nos futurs diplômés s’intégreront plus facilement dans le tissu socio-économique. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |2 Le présent manuscrit rapporte les thèmes proposés pour les stages. Le titre et un résumé réduit du sujet ainsi que l'enseignant/chercheur qui l'a proposé sont mentionnés. Une première classification de thème du sujet (Dynamique des Fluides et/ou Energétique), qui sera réexaminée par la commission master, y est également proposée à la dernière page. Concernant le déroulement du stage master, il convient de rappeler qu'il vient pour clôturer la formation en mettant en pratique les connaissances acquises progressivement par l’étudiant. Il doit être, donc, conduit de manière à montrer que l'étudiant a réellement assimilé ces connaissances acquises et surtout savoir les mettre en application. En abordant son stage, l’étudiant devra constamment garder dans son esprit le mot SPRI ‡, qui peut être traduit, dans ce cas, par l'action de Situer, Poser, Résoudre et Interpréter qui définissent les quatre (4) étapes à suivre impérativement si l’étudiant tient à réussir son projet de mémoire Master. 1. Situer : L’étudiant commencera par situer l’objet de son stage qui débutera dés la présentation du thème et la proposition du plan de travail par le responsable du stage. Il est clair que pour y arriver (situer le sujet), une connaissance précise de l’état de l’art du sujet est nécessaire. C'est la recherche bibliographique qui commence par la lecture appliquée de la documentation fournie par le promoteur. Cette lecture lui permettra de définir les mots clefs associés au sujet de son mémoire qui l'aideront à faire sa recherche bibliographique en mettant en pratique les connaissances acquises dans la matière recherche de l’information. Cette partie devrait durer moins de 75 jours et fera l’objet d’un rapport écrit et d’un exposé oral devant une commission d’examen (mi-janvier). La note obtenue est affectée à l’unité d’enseignement transversale : Recherche de l’information et sera incluse dans le calcul de sa moyenne du semestre. 2. Poser : La seconde étape du projet consiste à poser, à la lumière du résultat de l’étape précédente, le problème auquel l’étudiant consacrera la totalité de son temps qui durera 5 mois. 3. Résoudre : Avec le développement actuel des moyens de simulations numériques (Multiphysics, Fluent,..) et de calcul formel (Mathematica, Maple,…), il est légitime de se poser la question de savoir si le travail du physicien ne se limiterait plus qu'à situer les problèmes et puis les poser aux calculateurs qui se chargeraient de les résoudre. Même si les logiciels disponibles sont non seulement utiles mais surtout indispensables de nos jours, il ne faudrait pas perdre de vue que l’objectif de la formation est la mise en pratique par l’étudiant des codes de calcul utilisés par ces logiciels pour aboutir à la solution du modèle mathématique. Il est important de garder en mémoire que ces codes de simulation ne sont que des outils de travail qui malheureusement ont leurs limites. Une connaissance adéquate des codes (schémas numériques, techniques de génération de maillage) utilisés serait donc nécessaire avant tout calcul. Dans le cas où le stage prévoit une étude expérimentale (propositions rare malheureusement), alors une étude détaillée du montage expérimental est nécessaire. Sur le plan technique, l’approche adoptée doit être argumentée et son choix motivée et, sur le plan instrumentation, chaque appareil § doit être présenté et sa fiabilité discutée. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |3 Que la méthode choisie soit expérimentale, analytique ou numérique, il est important de considérer son bon fonctionnement en l’appliquant à des problèmes réduits (simplifiés) dont les solutions sont déjà établies et validées dans la littérature. 4. Interpréter : Une étape toute aussi importante que les précédentes est celle qui consiste à mettre en valeur les résultats obtenus en les reliant au problème investigué. Il s’agit de savoir donner un sens à ses résultats, i.e., « les faire parler » en les confrontant à ceux des travaux antérieurs et faire apparaître les paramètres importants qui gouvernent la physique du phénomène étudié. Une estimation de la précision des résultats obtenus permettra de rendre compte de leurs limites possibles (performances de la méthode, fiabilité des instruments,…) et d’établir la validité de leur signifiance. Enfin, le travail effectué à l’issu du stage ne peut constituer qu’une modeste contribution à l’étude du thème considéré, il importe donc de conclure ce travail en indiquant les perspectives à envisager pour la suite de l’étude de ce thème. Nacer Sadoun Responsable de la spécialité Dynamique des Fluides & Energétique USTHB, le 15 Octobre 2014 L’effectif réel est de 30 étudiants. L’étudiant admis avec crédits en M2 et ayant réussi son stage de Master n’est pas comptabilisé. † La société Danon Algérie a été contactée par deux fois pour nous associer au projet TRUST DANON qui propose des stages en interne aux étudiants master. Malheureusement, les deux mails sont restés sans suite. ‡ SPRI est une méthode très connue permettant d’organiser ses efforts et structurer sa pensée dans le cadre de la mise en place de tout projet. Le mot SPRI est décomposé en initiales des mots Situation, Problème, Résolution et Information que sont les actions, si elles sont bien menées, aideront à la réussite de son projet. § Il convient de noter que dans où le stage prévoit le montage d’une nouvelle manipulation, une étude financière et la liste du matériel à acquérir devraient être présentées dès le début du stage pour pouvoir le commander à temps. Vu les délais de livraison du matériel importé (généralement 5mois), il est conseillé aux directeurs de stage de s’assurer que le matériel est disponible sur le marché local. * Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Membres de la commission Master Une commission Master est constituée pour l’année universitaire 2014/2015. La commission aura pour tâche de valider les sujets proposés pour les stages Master et de désigner les compositions des jurys de soutenance. Elle est convoquée par le responsable de spécialité et peut être consultée par ce dernier pour tout problème lié à la spécialité dynamique des Fluides et Energétique. La commission est composée de : Nom & Prénom Nacer Sadoun Ammar Mahamdia Mohamed Debiane Amina Mataoui Ahcène Bouabdallah El-Khider Si-Ahmed Ferhat Souidi Qualité Responsable de la Spécialité Dynamique des Fluides et Energétique (D.F.E.), D.E.M.F., Faculté de Physique Chef de département d’Energétique et de Mécanique des Fluides (E.M.F.) Président du Conseil Scientifique du Département E.M.F. Directrice du Laboratoire de Mécanique des Fluides Théorique et Appliquée (L.M.F.T.A.) Directeur de Laboratoire Thermodynamique et Systèmes Energétiques (L.T.S.E.) Représentants des enseignants au comité de formation doctorat (CFD) de la faculté de physique Représentants de l’équipe de formation Master Dynamique des Fluides et Energétique, D.E.M.F., Faculté de Physique N.B. : Pour des problèmes d’emploi du temps, Pr. Saïghi M., représentant des enseignants au CFD, s’est excusé pour ne pas pouvoir faire partie de la commission. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Effectifs des deux options Listes par option des étudiants inscrits en 2ième année Master DFE pour l’année universitaire : 2014/2015 DYNAMIQUE DES FLUIDES ENERGÉTIQUE 1. Alliche Mohamed 1. Ait-Oukaci Lydia 3. Benmoussa Abdelmadjid 3. Ardjoun Imad Eddine 2. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Bahlouli Abdelhak Boumezrag Meriem Bounab Abdelhakim Chikhi Sara Douba Oussama Fahsi Braham Fekhar Hadjer Guebbabi Abdelmalek Saha Tedjani Saci Imene Saïdani Hassiba Saïdani Hamida Soualhia Ayoub Département Energétique et Mécanique des Fluides 2. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Aouli Mheni Beddek Thiziri Bouzghaia Mohamed Siraj Eddine Elagoune Housseyn Hamzaoui Idir Harizi Khaled Kadi Samia Rym 10. Larbi Zakaria 11. Ouahrani Wahiba 12. Saber Hichem Ramdane 13. Slimani Lyes 14. Zehana Nardjes | Faculté de Physique –USTHB - UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI BOUMEDIENE, USTHB FACULTE DE PHYSIQUE Domaine : Sciences de la Matière (SM) Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique Année Universitaire : 2014/2015 Stage MASTER Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Option : Dynamique des Fluides Energétique Titre du mémoire : ……………………………………………………………………………………. ………...…………………………………………………………………………… ……...……………………………………………………………………………… …...………………………………………………………………………………… ...…………………………………………………………………………………… Directeurs du Stage : Nom : …………………………………… Prénom : ……………………………………….. Grade : ………………………………... Fonction : ………………………………………. Lieu d’exercice : …..……………………………………………………………………………. Signature : En cas de codirection du stage Nom : …………………………………… Prénom : ……………………………………….. Grade : ………………………………...... Fonction : ………………………………………. Lieu d’exercice : ………………………………………………………………………………… Signature : Etudiants : Nom : …………………………………… Matricule : .……………………………... Prénom : ……………………………………….. En cas de stage par binôme Nom : …………………………………… Matricule : .……………………………... Prénom : ……………………………………….. Signature : Signature : TITRES DES SUJETS PROPOSES POUR LES MEMOIRES DE MASTER 2014-2015 Contact : [email protected] N° 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Page Etude dynamique et thermique de l’écoulement le long d’une plaque plane …...9 Transfert combiné de chaleur et de masse sur une surface humide d’un évaporateur à tubes et ailettes ….10 Contribution à l’Etude des Gaz de schiste a l’échelle macroscopique et microscopique: comportement spatio-temporel des écoulements ….11 Contribution à l’étude des centrales hybrides PV et éolien avec des génératrices à carburant conventionnel : contexte national ….12 Etude du transfert thermique dans la croissance cristalline HEM du saphir ….13 Modélisation de la fragmentation d’un jet d’eau libre en régime laminaire ….13 Etude et description des propriétés de transport de l’eau dans une pile à combustible ….14 Optimisation énergétique des champs thermoacoustiques avec couplage MHD ….15 Etude du mouvement comparé des éléments atomique et diatomique en phases gazeuse et liquide dans le système d'écoulement de Taylor-Couette …16 Ecoulement potentiel dans une conduite plane contenant un obstacle de forme hexagonale ….17 Optimisation d’un concentrateur soalire ….17 Etude de la stabilité linéaire des ondes à courtes crêtes de gravité capillarité ….18 Etude de l’encrassement des échangeurs de chaleur à plaques : Application aux fluides agro-alimentaires ...19 Analyse de la propagation d’onde de pression en présence de frottements sur un écoulement de fluide en conduite ….19 Etude du couplage convection-rayonnement dans le cas d’un écoulement turbulent confiné ….20 Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. Etude des propriétés thermo-hydrauliques d’un échangeur de chaleur tubulaire Modélisation de l’écoulement d’un jet d’air turbulent évoluant asymétriquement dans une cavité cylindrique Etude analytique et simulation numérique de la diffusion unidimensionnelle de la chaleur Etude du comportement des lits fluidisés dans une conduite de faible diamètre en milieu monodispersé Caractérisation et simulation numérique d’un écoulement diphasique dans une conduite horizontale en présence d’un élargissement brusque Production du froid pour la liquéfaction et le stockage des gaz. Application au cas du CO2 Modélisation de la fragmentation d’un jet d’eau libre en régime laminaire Stockage de l’Energie thermique d’origine solaire pour la production du froid. Application à la congélation des viandes et des poissons |8 ….20 ….21 ….21 ….22 ….23 ….24 ….24 ….25 Estimation du rayonnement solaire pour les régions arides et semi arides …25 Etude et optimisation de l’apport de chaleur pour le séchage agricole d’un séchoir solaire de type indirect Modélisation d’un système de stockage de l’énergie calorifique excédentaire ….26 Modélisation mathématique de la libération du principe actif par diffusion dans un milieu fini ….27 Etude analytique de la solidification d’un liquide en écoulement sur une surface solide verticale et froide ….27 Etude d’un jet plan pariétal se développant dans un écoulement co-courant .…28 Etude expérimentale de l’effet de l’inclinaison (gravité) sur l’apparition et la taille d’une instabilité barocline symétrique ….29 Effet d’un champ magnétique uniforme sur le système d’écoulement de TaylorCouette incliné Etude d’une enceinte de séchage d’un séchoir solaire agricole de type indirect • Modélisation des échanges de chaleur et de masse au sein de l’enceinte • Conception d’un modèle de simulation numérique Etude des performances d’un capteur solaire thermique plan Etude du phénomène d’évaporation de GNL dans les bacs de stockage aériens Fluidisation polydispersée : Mélange binaire Influence de l’injection sur la distribution des phases dans un air-lift plan Etude expérimentale du transfert de masse dans la zone d’impact d’un jet liquide sur une surface horizontale Thermohydraulique : perspectives et orientations. Cas d'un réacteur de type PWR ou MSFR Etude de l’amélioration du transfert de chaleur par utilisation des nanoparticules Al2O3 : Effet de la nature du fluide de base Listes par option des étudiants inscrits en 2ième année Master DEF Département Energétique et Mécanique des Fluides ….29 ….30 ….31 ….31 ….32 ….33 ….34 ….35 ….36 ….37 | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |9 Sujet | 1 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Etude dynamique et thermique de l’écoulement le long d’une plaque plane Option : Encadreur : Contact : Résumé : Dynamique des Fluides/Energétique Mr. Benyoucef Khodja (MAA) [email protected] L’écoulement le long d’une plaque plane avec transferts de chaleur et de masse en convections naturelle, forcée ou mixte est rencontré dans plusieurs champs d’applications industrielles: refroidissement des composants électroniques, chauffage des bobines de refroidissement, pertes des lignes de transmission électrique, évaluation de la résistance le long des ailes de grande envergure avec de faibles angles d’attaque etc. Les équations de la couche limite régissant cet écoulement en convection naturelle sont établies en utilisant la théorie de similitude pour les cas: stationnaire et transitoire. Le travail demandé comporte trois(03) parties essentielles : 1) une recherche bibliographique 2) une étude des effets de l’inclinaison, de la température de surface et du flux de chaleur pariétal. 3) une étude de stabilité hydrodynamique (passage du régime laminaire au régime turbulent) La résolution de tous ces problème aux conditions initiales et aux limites et aux valeurs propres sera effectuée en élaborant des programmes en langage Matlab. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 2 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |10 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides/Energétique Transfert combiné de chaleur et de masse sur une surface humide d’un évaporateur à tubes et ailettes Mr. Benyoucef Khodja (MAA) [email protected] La détermination des distributions de débit d’écoulement monophasique et de température du fluide caloporteur dans un assemblage (grappe) de réacteur nucléaire est nécessaire lors des études de conception et de sûreté (flux de chaleur critique, blocage, etc…). Dans ce contexte, des codes de calcul thermo-hydraulique, basés sur l’analyse par sous-canaux, ont été élaborés à l’étranger. S’inspirant du code HECTICII (Heat Exchange Calculation, Turbulent Interchange Considered) qui présente des limitations aux plans physique et numérique, l’objectif est d’écrire un programme de calcul en langage Matlab en utilisant des lois de frottement et de transfert thermique relatives aux conduites noncirculaires et des méthodes numériques plus élaborées pour la résolution des équations de conservation de masse, de quantités de mouvement et d’énergie. Le travail proposé comportera les parties essentielles suivantes: 1. Description des réacteurs à neutrons rapides SFR au sodium retenus au Forum GIV. 2. Etude bibliographique sur les corrélations de frottement et de transfert thermique relatives aux conduites non-circulaires et du paramètre de mélange turbulent entre sous-canaux adjacents basées sur des données expérimentales. 3. Modélisation physique en s’inspirant de celle du code HECTICII. 4. Ecriture d’un programme de calcul en langage Matlab. 5. Discussion des résultats. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |11 Sujet | 3 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Contribution à l’Etude des Gaz de schiste a l’échelle macroscopique et microscopique: comportement spatio-temporel des écoulements Option : Encadreur : Contact : Résumé : Dynamique des Fluides Mr. Mhamed Hammoudi (Dr.) [email protected] De nos jours, nous assistons à une déplétion des ressources naturelles énergétiques conventionnelles, suivie par une croissance effrénée de la consommation énergétique engendrée par l’augmentation de la population mondiale et de leur niveau de vie. Ce constat, nous pousse à nous orienter vers de nouvelles sources d’approvisionnement énergétiques non conventionnelles, le gaz de schiste est des plus prometteurs et les réserves avérées de l’Algérie la plaçant au Troisième rang mondial, nous incite à mieux appréhender ce thème de recherche. Étudier et comparer les différentes techniques récentes de fracturation et d’extractions de ce gaz et identifier leurs impacts environnementaux constitue la première étape de ce travail. Une seconde étape permettrait de présenter les différentes modélisations existant dans la littérature. Finalement une simulation des écoulements sera présentée et les différents résultats analysés, portant sur l’impact relatif des paramètres clés intervenant dans l’extraction. Deux approches seront privilégiées 1. La première utilisant le calcul formel et étudiant le comportement temporel des puits. 2. La seconde utilisant le calcul numérique, étudiant l’évolution spatiale des microfissurations et fissurations contenant le gaz de schiste. Ainsi à ’issue de ce travail, l’étudiant aura acquis une maitrise nécessaire et une compréhension du sujet de recherche proposé à savoir les différentes techniques d’exploitation des gaz de schiste et leurs modélisations lui permettrait d’assoir un travail de recherche plus approfondi de la thématique étudiée. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |12 Sujet | 4 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Contribution à l’étude des centrales hybrides PV et éolien avec des génératrices à carburant conventionnel : contexte national Option : Encadreur : Contact : Résumé : Energétique Mr. Mhamed Hammoudi (Dr.) [email protected] La diminution des ressources naturelles de carburants conventionnels tels que le gaz ou le pétrole, ainsi que leur impact désastreux sur l’environnement et le climat nous pousse vers des solutions plus écologiques reposant totalement ou en partie sur une source renouvelable. L’hybridation des centrales conventionnelles de production d’électricité demeure un choix stratégique de l’Algérie. Il a pour objectif de réduire la consommation de carburant conventionnel au dépend de l’utilisation d’une ressource renouvelable telle que l’énergie solaire assurée par un champ de Panneaux Photovoltaïques PV ou bien un ensemble d’éoliennes associé à une génératrice diesel ou à gaz naturel. Cette approche a pour objectif d’associer deux ou trois sources d’énergies de nature différentes pour assurer l’alimentation des régions isolés très rependues dans les régions du grand sud Algérien. Identifier les différents paramètres liés à ce type de production est primordiale et permettrait aux opérateurs de disposer d’une expertise scientifique et surtout locale répondant aux spécificités locales. Identifier les taux de pénétrations des énergies renouvelables adéquats au contexte national, et comparer leurs efficacités permettraient d’identifier les meilleures combinaisons à mettre en place par l’operateur énergétique local. Ce travail ne peut se réaliser qu’à travers : • • • • Une modélisation reposant sur approche énergétique fiable des systèmes La réalisation de simulations sous Matlab Simulink permettant de comparer l’efficacité des différentes approches, pour quelques sites réels en Algérie. Identifier les paramètres clés qui influent les taux de production d’énergie. Présenter finalement une étude technico économique pertinente pour l’aide à la décision. Ainsi à l’issue de ce travail, l’étudiant aura acquis une maitrise nécessaire et une compréhension du sujet de recherche proposé à savoir l’opportunité d’utiliser ce type de centrale en Algérie et leur impact sur la production d’énergie dans les sites isolés. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 5 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |13 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Energétique/Dynamique des Fluides Etude du transfert thermique dans la croissance cristalline HEM du saphir Mme. Faiza Mokhtari (MCA) [email protected] Heat Exchanger Method (HEM) est une technique de solidification direction-nelle adaptée pour la croissance des lingots de silicium polycristallin destinés au marché photovoltaïque. Le four HEM est conçu de telle façon à ne pas développer de forts gradients de température en assurant une bonne symétrie thermique et une isolation multicouche toute autour. Le germe de cristal est placé à la base du creuset, il est mis sur l’échangeur de chaleur. Le creuset est ensuite rempli avec la charge de silicium (silicon feedstock) sur le germe cristallin. Dans ce travail on propose d’étudier numériquement les transferts thermiques dans la croissance cristalline du saphir par la méthode HEM. Le code de calcul fluent peut être utilisé pour avoir les champs de vitesse, température, pression et le front de solidification au cours du temps. Sujet | 6 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Modélisation de la fragmentation d’un jet d’eau libre en régime laminaire Contact : [email protected] Option : Encadreur : Résumé : Dynamique des Fluides Mme. Faiza Zidouni Kendil (Dr.) Le travail sera mené en vue d’examiner l'efficacité du modèle de suivi d’interface Volume Of Fluide (VOF) à reproduire la fragmentation du jet liquide évoluant dans une ambiance d’air au repos. L'influence des conditions initiales d'injection sur la fragmentation sera également abordée. Plan de travail 1. Recherche bibliographique 2. Modélisation mathématique 3. Procédure numérique 4. Résultats/commentaires 5. Conclusion Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 7 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |14 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Etude et description des propriétés de transport de l’eau dans une pile à combustible Mme. Yasmina Kerboua-Ziari (Pr.) [email protected] L’hydrogène est le carburant du futur du point de vue de l’évolution des besoins énergétiques humains. En effet c’est le carburant le plus propre, sa combustion ne produisant que de l’eau a un pouvoir calorifique trois fois supérieur au pétrole. Les piles PEMFC permettent de transformer l’énergie chimique en énergie électrique ; elles fonctionnent selon le principe inverse de l‘électrolyse de l'eau. L'hydrogène est utilisé comme carburant et l'oxygène (ou l'air) sert de comburant. Le principe de fonctionnement des piles consiste à récupérer l‘énergie de combustion de l'hydrogène pour la convertir en énergie électrique. Afin de récupérer l'énergie dégagée par la réaction, il est nécessaire de dissocier la réaction totale en deux demi-réactions, séparées spatialement par un électrolyte. L‘électrolyte d'une pile PEMFC est une membrane polymère imperméable aux gaz, isolant les réactions d'oxydation de l'hydrogène à l'anode et de réduction de l'oxygène à la cathode. Cet électrolyte permet le passage de protons sans être conducteur électronique, donc sans passage d'électrons. La gestion de l'eau joue un rôle crucial dans le diagnostic de fonctionnement d’une pile à combustible PEMFC; c'est l'une des questions primordiales, car un manque d'eau peut entrainer un assèchement de la membrane conduisant à la destruction de la pile, inversement, un excès d'eau va gêner le transport des espèces présentes dans le cœur de la pile, et cela provoque la réduction du rendement de la pile. Donc, il est important de bien contrôler les transferts de matières dans le cœur de la pile, en particulier pour l'eau, pour s'assurer que l'humidification et l'évacuation de l'eau sont suffisantes pour une bonne hydratation de la membrane, sans risque de saturation ou d'engorgement de la pile. Ce mémoire de Master a pour objet l'étude et la description des propriétés de transport de l’eau dans une pile à combustible à travers un procède d'évaluation et de fonctionnement de celle-ci. Une approche théorique basée sur les modèles existants permettrait une meilleure compréhension du rôle et importance des paramètres physiques clés intervenant dans la mobilité de l’eau au sein de la pile à combustible. Et permettrait l’évaluation de contribuer à une meilleure optimisation du système. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |15 Sujet | 8 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Option : Dynamique des Fluides/Energétique Titre : Optimisation énergétique des champs thermoacoustiques avec couplage MHD Encadreur : Contact : Résumé : Mr. Ahcène Bouabdallah (Pr.) [email protected] La possibilité de coupler l'effet thermoacoustique à un générateur MHD a ceci d'attractif qu'elle ne fait intervenir aucune pièce mécanique mobile et même sans circulation de fluide. Ils sont comparables aux machines Stirling avec l'avantage d'une beaucoup plus grande simplicité. Dans un fonctionnement en générateur se pose le problème de la transformation de l'énergie mécanique disponible en une forme facilement exploitable comme l'énergie électrique. Il est intéressant de signaler que ce type de générateur est basé sur l'utilisation d'un métal liquide. Le principe de base s'appuie sur le concept de pompes électromagnétiques fonctionnant en générateur. L'étude proposée concerne donc le couplage avec un générateur thermoacoustique qui peut être à onde stationnaire ou à onde progressive, avec un nouveau concept de générateur à induction permettant d'obtenir directement du courant électrique à tension et courant modulable délivré à la fréquence de l'onde thermoacoustique. Dans ce cadre, il s'agit de faire un bilan comparatif des travaux théoriques et expérimentaux dans les deux directions suivantes: • Machines à conduction qui produisent du courant à forte intensité et faible tension. Ces machines nécessitent des électrodes pour collecter le courant produit ce qui peut être un handicap pour des questions d'étanchéité, etc... • Machines à induction qui produisent du courant directement à tension et courant ajustables et ne nécessitent pas l'utilisation d'électrodes, ce qui est un atout considérable pour de nombreuses utilisations notamment là ou les possibilités sont limitées. Dans une première étape, il s’agit de réaliser une étude bibliographique pour faire l’état de l’art du domaine. Ensuite, dans une seconde étape, il est nécessaire d’envisager des pistes d’investigation aux plans analytique et numérique pour étendre les résultats actuels afin d’améliorer le rendement énergétique du couplage Thermoacoustique-MHD. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 9 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |16 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Etude du mouvement comparé des éléments atomique et diatomique en phases gazeuse et liquide dans le système d'écoulement de Taylor-Couette Mr. Ahcène Bouabdallah (Pr.) [email protected] Il s’agit d’étudier les lois de comportement de plusieurs fluides mono-atomiques et diatomiques, et tout particulièrement, en s’intéressant aux éléments les plus légers du tableau de Mendeleïev, à savoir l’Hydrogène, l’Hélium, le Lithium…, jusqu’au Néon en phases liquide et gazeuse. A cette occasion on s’intéresse à leurs propriétés thermomécaniques en vue d’analyser la dynamique de distribution de la vitesse, de la pression et de la température en liaison avec les propriétés des coefficients de viscosité, de diffusion et de conductivité thermique ainsi que la structure de l’écoulement au voisinage de l’apparition de l’onde de Taylor. Dans un premier stade, il y a lieu d’effectuer une analyse bibliographique du sujet pour dresser éventuellement un inventaire de l’ensemble des propriétés recherchées. Dans une seconde étape, on envisage d’effectuer une prédiction numérique pour mettre en évidence la topographie du mouvement en régime laminaire de base et au début du régime de transition au sein d’une configuration d’espace annulaire mince. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |17 Sujet | 10 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Ecoulement potentiel dans une conduite plane contenant un obstacle de forme hexagonale Option : Encadreur : Contact : Résumé : Dynamique des Fluides Mr. Ferhat Souidi (Pr.) [email protected] Il s’agit de dans un premier temps de déterminer les lignes de courant d’un écoulement potentiel dans une conduite plane contenant un obstacle de forme hexagonale (Figure ci-dessous). Dans un second temps et dans la mesure du possible on déterminera le champ de température et éventuellement celui de l’entropie. Les principales étapes sont : 1. Etude bibliographique 2. Modélisation mathématique 3. Discrétisation par différences finies 4. Programmation Fortran et calculs 5. Résultats et commentaires 6. Conclusion Sujet | 11 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Optimisation d’un concentrateur solaire Option : Encadreurs : Contact : Résumé : Energétique Mr. Ferhat Souidi (Pr.) & Mr. Sofiane Bouaichaoui (?, CDER ) [email protected] Le sujet s'articule autour de deux axes essentiels : 1. Un axe théorique qui consisterait à étudier sur la base du second principe de la Thermodynamique l'irréversibilité et le contenu exergé-tique du rayonnement de corps noir dans une enceinte et/ou les échanges thermiques par rayonnement entre deux surfaces portées à des températures différentes. 2. Les résultats obtenus en 1. devraient être exploités pour étudier et optimiser un concentrateur solaire. L'étudiant(e) devrait pour cela s'approcher de la station solaire de Bouzaréa. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |18 Sujet | 12 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Etude de la stabilité linéaire des ondes à courtes crêtes de gravité capillarité Contact : [email protected] Option : Encadreur : Résumé : Dynamique des Fluides Mr. Mohamed Debiane (Pr.) L’étude de la stabilité linéaire des ondes à courtes crêtes a fait l’objet de nombreuses études sans tenir compte de la capillarité. Ceci est dû au fait que les méthodes utilisées par leurs auteurs pour le calcul de l’onde de forme permanente ne peuvent pas intégrer la tension superficielle. Disposant d’un code qui peut calculer ces solutions, nous nous proposons d’étudier leur stabilité lorsqu’elles sont soumises à de petites perturbations. La méthode consiste à décomposer le mouvement pour être présenté sous la forme d'une somme d'une solution permanente et d'une perturbation. Les équations du mouvement sont ensuite linéarisées, par rapport à la perturbation et sont facilement ramenées à un problème aux valeurs propres généralisées où les perturbations sont décomposées spectralement en modes normaux. Ce dernier peut être résolu au moyen de la méthode QZ. Il sera mis à la disposition de l’étudiant un code de calcul des formes permanentes et un autre pour le problème des valeurs propres généralisées écrit pour les ondes de gravité. Il aura à le compléter pour la partie tension superficielle. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 13 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |19 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides/Energétique Etude de l’encrassement des échangeurs de chaleur à plaques : Application aux fluides agro-alimentaires Mme. Meriem Louni-Amoura (MCA) [email protected] Les échangeurs de chaleurs à plaques ont une place très importante dans l’équipement des industries agro-alimentaires, en particulier dans l’industrie laitière. Cette place s’explique par le fait que ce type d’échangeurs, présente de nombreux avantages par rapport aux échangeurs tubulaires comme une grande compacité et un coefficient de transfert élevé. Mais du fait de leur grande efficacité, il apparaît qu’un encrassement même minime peut avoir des répercussions importantes sur leurs performances. Dans ce travail, nous nous proposons d’étudier les perturbations et dégradations des caractéristiques thermiques et hydrodynamiques dues à l’encrassement d’un échangeur de chaleur à plaques utilisé dans l’industrie laitière. Les modèles thermo-hydrauliques utilisés dans l’étude des échangeurs font appel aux méthodes NUT et ∆TLM dont la résolution se fait à l’aide de MATLAB. La mise en évidence de l’effet de l’encrassement sur les propriétés hydrothermiques de ce type d’échangeurs permettra d’envisager, dans une étude ultérieure plus avancée, les moyens expérimentaux et théoriques pour la lutte contre l’encrassement. Sujet | 14 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Analyse de la propagation d’onde de pression en présence de frottements sur un écoulement de fluide en conduite Melle. Zohra Ouchiha (Dr.) Option : Encadreur : Contact : Résumé : Dynamique des Fluides [email protected] L’étude consiste à analyser l’effet des frottements sur la propagation de l’onde de pression accompagnant un écoulement de fluide en transitions rapides dans un pipeline. Le travail est basé sur une simulation numérique et l’étudiant sera appelé à utiliser la méthode des caractéristiques ou une méthode numérique qui lui est plus familière et qui fait appel à un outil de programmation assez puissant tel que Matlab ou le Fortran, etc. Cela permettra de mieux cerner les effets non linéaires des systèmes d’équations hyperboliques mises en jeu. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |20 Sujet | 15 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Etude du couplage convection-rayonnement dans le cas d’un écoulement turbulent confiné Mr. Mohamed Aksouh (Dr.) Option : Encadreur : Contact : Résumé : Dynamique des Fluides [email protected] La convection naturelle en cavité différentiellement chauffée a fait l’objet de nombreuses études numériques et expérimentales. Ce type d'écoulement dépend principalement des propriétés thermo-physiques du fluide, et des conditions thermiques et géométriques de la configuration. Dans ce type de configuration, les différents modes de transfert thermique (convection, conduction, rayonnement) interviennent de façon couplée, notamment par le biais des parois. Cependant, rares les études qui tiennent compte du transfert radiative et son couplage avec la convection dans le cas d’un milieu participatif ou non. Dans ce travail de master, nous proposons d’étudier l’effet du transfert radiatif sur la structure dynamique et thermique d’un écoulement de convection naturelle pour une large gamme de Nombre de Rayleigh 103≤Ra≤108. Le long de cette gamme, l’écoulement s’engendrera par une transition du régime laminaire vers le régime turbulent. Sujet | 16 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Etude des propriétés thermo-hydrauliques d’un échangeur de chaleur tubulaire Mme. Meriem Louni-Amoura (MCA) Option : Encadreur : Contact : Résumé : Energétique [email protected] L’étude a pour objectif d’évaluer l’influence des paramètres physiques comme l’encrassement, la corrosion et l’entartrage, ainsi que la nature du fluide utilisé sur l’efficacité thermique d’un échangeur tubulaire coaxial. Donc, nous nous proposons de déterminer les profils de température ainsi que la puissance d’échange dans le cas de deux dispositions d’écoulement (co-courant et contre courant) dans un échangeur coaxial (eau-eau) et (air-air). Le système d’équations obtenu est basé sur les deux méthodes NUT et ∆TLM et qui sera résolu en utilisant le logiciel MATLAB. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 17 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Modélisation de l’écoulement d’un jet d’air turbulent évoluant asymétriquement dans une cavité cylindrique Mme. Faiza Zidouni Kendil (Dr.) [email protected] Le travail sera mené en vue de mettre en évidence l’influence de l’effet de confinement sur les caractéristiques d’un jet d’air. On traitera, par le modèle de turbulence k-ε, l’évolution de la vitesse moyenne et ses fluctuations en fonction de la distance du jet à la paroi frontale de la cavité. Plan de travail 1. Etude du comportement de jet évoluant dans les milieux confinés dans les différentes applications industrielles 2. Modélisation mathématique 3. Définition de la procédure numérique de la simulation 4. Résultats et traitements 5. Rédaction du mémoire Sujet | 18 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |21 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Energétique Etude analytique et simulation numérique de la diffusion unidimensionnelle de la chaleur Melle. Sabrina Nouri (Dr.) [email protected] La diffusion est un phénomène général, impliqué en chimie, en métallurgie, en fabrication micro électronique. Elle se développe en milieu tridimensionnel, mais se traite souvent sur un mode unidimensionnel, par ex : chauffage d'un mur composite. La diffusion de la chaleur et celle des espèces chimiques dans les solides ou les gels sont régis par la même équation aux dérivées partielles. Par conséquent, les solutions analytiques et les simulations numériques développées pour la chaleur seront donc applicables à la diffusion des espèces chimiques dans les solides en remplaçant T la température par la concentration. Le problème posé traite le transfert de chaleur en 1D dans une barre conductrice de grande longueur, parfaitement isolée, à température initiale nulle. Au temps t = 0 chauffons sa partie centrale pendant un très court instant. Il s'agit d'un cas classique : la température se répartira selon des gaussiennes de surfaces constantes et de sigma croissants. Le problème physique sera traité numériquement par la technique des différences finis. Un code de calcul sera élaboré et la solution Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |22 numérique sera comparée avec celle obtenue analytiquement. Sujet | 19 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Etude du comportement des lits fluidisés dans une conduite de faible diamètre en milieu monodispersé Mr. Yacine Salhi (Dr.) [email protected] Ce travail s’inscrit dans le prolongement des études qui ont initiées au sein de l’équipe des écoulements polyphasiques. Il portera sur l’analyse du comportement d’un lit fluidisé en milieu monodispersé à très faibles porosité dans une conduite de faibles diamètres. Il s’agira d’analyser le comportement du lit fluidisé monodispersé dans le cas de particules à travers l’investigation du champ de vitesse, des pertes de charges, de la porosité entre autres en faisant recours. Dans une première étape, une synthèse des travaux existant dans la littérature sera effectuée. Après quoi, on procédera à une simulation numérique de ce type d’écoulement en faisant recours aux codes CFD existants dans le laboratoire. Plan de travail 1. Recherches bibliographiques 2. Présentation du modèle physique 3. Simulation des écoulements par CFD pour différentes gammes de tailles des pores 4. Interprétation des résultats 5. Rédaction du mémoire Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 20 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |23 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Caractérisation et simulation numérique d’un écoulement diphasique dans une conduite horizontale en présence d’un élargissement brusque Mr. Yacine Salhi (Dr.) [email protected] Les écoulements diphasiques trouvent application dans de nombreux domaines, on peut citer le génie chimique, l’industrie du pétrole et du gaz ou le nucléaire. Dans ces industries, les écoulements diphasiques sont amenés à traverser différentes types de singularités ce qui engendre des perturbations comme la redistribution des phases ou l’apparition d’importante perte de charge. Avec le développement des moyens informatiques ces dernières années, la simulation numérique a connu un essor considérable, la simulation numérique ne se contente plus de supplanter l’expérimental mais elle le complète maintenant. Le présent travail s’inscrit dans le cadre des travaux menés au sein de l’équipe polyphasique sur l’étude des écoulements diphasiques en présence de singularité. Il s’agira d’étudier les configurations des écoulements diphasiques en utilisant la méthode des ondelettes (wavelet). De plus, il sera demandé aux étudiants d’étudier numériquement à l’aide du logiciel FLUENT le comportement d’un écoulement diphasique eau-air en présence d’une singularité pour deux rapports d’élargissement brusque. Plan de travail 1. Recherches bibliographiques 2. La méthode des ondelettes 3. Simulation des écoulements en utilisant le logiciel FLUENT pour deux rapports d’élargissement et pour différentes gamme de débits gaz et liquide 4. Interprétation des résultats 5. Rédaction du mémoire Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 21 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Energétique Production du froid pour la liquéfaction et le stockage des gaz. Application au cas du CO2 Mr. Ahmed Benzaoui (Pr.) [email protected] Un travail de recherche bibliographique doit être fait sur les méthodes de liquéfaction des gaz en général. La recherche bibliographie sur la chaine de production du froid, nécessaire à cette tâche doit être également faite. Une fois que le processus global pour cette tâche est mis au point et adopté, les différentes équations gouvernant le processus mis en œuvre, seront écrites. Leurs résolutions seront recherchées et appliquées au cas du CO2 qui sera stocké dans un réservoir adéquat et de spécificités données. Le dimensionnement du réservoir d’une part et de la chaine de refroidissement d’autre part seront alors faits. La recherche doit conduire à l’étude de chaque étape pour aboutir à un processus global qui sera optimisé du point de vue énergétique et du point de vue économique. Sujet | 22 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |24 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Analyse d’un écoulement de fluide en décompression lente dans un pipeline Melle. Zohra Ouchiha (Dr.) [email protected] Le travail consistera à simuler les transitions à faible régime que subit un fluide en écoulement dans un pipeline. Ce mode de transitions apparait fréquemment dans un processus de décompression du gaz naturel à haute pression dans des pipelines. L’étude est numérique et elle est basée sur la méthode des caractéristiques avec un schéma aux différences finies utilisé pour discrétiser les équations non linéaires hyperboliques. Une autre méthode peut également être envisagée pour accélérer le temps de résolution du problème proposé Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 23 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |25 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Energétique Stockage de l’Energie thermique d’origine solaire pour la production du froid. Application à la congélation des viandes et des poissons Mr. Ahmed Benzaoui (Pr.) [email protected] Après un travail de recherche bibliographique sur l’énergie solaire thermique et sur les méthodes de son stockage à une température donnée dans le milieu choisi, l’étudiant doit chercher et trouver la meilleure technique pour son extraction et son utilisation dans une installation de réfrigération. Les méthodes de production du froid doivent être étudiées afin de choisir le montage approprié pour obtenir la température recherchée. Les transferts de chaleur nécessaires doivent être étudiés selon la chaine conduisant à la production de température la plus basse recherchée. Un dimensionnement de la partie « extraction de chaleur à partir du milieu de stockage de l’énergie thermique » est nécessaire. L’optimisation du processus global doit être recherchée. L’écriture des équations de transfert de chaleur et de masse est nécessaire. Leurs résolutions aux différentes étapes pourront être faites en utilisant la méthode des N.U.T. et une programmation MATLAB. D’autres techniques de calculs sont possibles également. Une étude technico-économique globale serait souhaitable. Sujet | 24 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Estimation du rayonnement solaire pour les régions arides et semi arides Contact : [email protected] Option : Encadreur : Résumé : Energétique Melle. Malika Fekih (Dr.) Les formules empiriques donnant le rayonnement ont été formulées pour des régions spécifiques et peuvent ne pas être adaptées à d’autres régions. Par conséquent le but de ce travail consiste à comparer les différentes méthodes empiriques utilisées dans des régions géographiques très différentes avec les mesures données dans les régions arides et semi-arides en Algérie. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 25 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |26 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Energétique Etude et optimisation de l’apport de chaleur pour le séchage agricole d’un séchoir solaire de type indirect Modélisation d’un système de stockage de l’énergie calorifique excédentaire Mr. Madjid Amirat (Dr.) [email protected] Un séchoir solaire agricole de type indirect est un système composé d’un capteur solaire relié à une enceinte de séchage dans laquelle est placé le produit à sécher. La chaleur nécessaire au séchage est fournie par le capteur solaire. Le travail envisagé dans le cadre de ce sujet est de réaliser une étude et une analyse de cette chaleur récupérée pour en optimiser l’utilisation afin d’assurer une activité de séchage continue (jour et nuit). Pour se faire une partie de l’énergie solaire récupérée doit nécessairement être stockée avant d’être utilisée ultérieurement. Le travail demandé comporte notamment une étude bibliographique sur les moyens permettant d’assurer les échanges de chaleurs afin de réaliser le stockage de l’énergie calorifique excédentaire ainsi qu’une étude et une modélisation d’un système permettant de réaliser un séchage de façon continu, sans interruption durant la nuit. Le sujet proposé pourrait éventuellement déboucher sur un travail de réalisation et de suivi expérimental à mener dans le cadre d’un Doctorat. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 26 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Modélisation mathématique de la libération du principe actif par diffusion dans un milieu fini Mr. Nacer Sadoun (MAA) [email protected] La cinétique d’extraction ou d’évaporation d’un soluté dispersé ou dissous dans une matrice polymérique fait l’objet d’un intérêt de plus en plus croissant ces dernières années. Cet intérêt est évident dans des domaines variés tels que, entre autres, les domaines pharmaceutique et agricole où la libération de la molécule bioactive doit être contrôlée et prolongée pour une meilleure efficacité. Cette étude s’intéresse au développement de modèles analytiques permettant de suivre la quantité du soluté libérée avec une bonne précision. Le modèle physique considérera une matrice polymérique de forme cylindrique où la diffusion est purement radiale et la libération se fera dans un milieu fini (actif). L’étudiant relèvera dans une première phase les différentes approches développées dans la littérature pour établir une étude comparative. Enfin, il apportera sa contribution en développant une approche analytique aboutissant à une solution analytique explicite permettant de suivre le taux libéré du soluté. Sujet | 27 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |27 Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Energétique Etude analytique de la solidification d’un liquide surchauffé en écoulement sur une surface verticale Mr. Nacer Sadoun (MAA) [email protected] La solidification d’un liquide sur une surface verticale est d’un intérêt certain dans de nombreux domaines pratiques. Sa modélisation mathématique aboutit à un modèle mettant en jeu une condition nonlinéaire au niveau de l’interface solide/liquide qui de plus est mobile. Par conséquent la mise en œuvre des méthodes analytiques est rendue plus complexe. L’étude portera sur une recherche bibliographique pour situer le problème qui sera investigué. Celui-ci sera modélisé en considérant la formulation la plus adéquate pour faire ressortir les paramètres importants gouvernant le processus de changement de phase. Ensuite, différentes formulations intégrales seront considérées pour obtenir la plus simple et donnant des résultats précis. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 Sujet | 28 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : |28 Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Etude d’un jet plan pariétal se développant dans un écoulement co-courant Mme. Fatima Madi-Arous (Dr.) [email protected] Le sujet concerne une étude numérique de l’écoulement d’un jet plan pariétal se développant sur une plaque plane adiabatique dans un écoulement co-courant chauffée. Le but de cette étude est d’examiner l’effet de la vitesse de l’écoulement extérieur sur les caractéristiques du jet en comparaison avec celles du jet plan pariétal évoluant dans un milieu au repos. Un écoulement de jet pariétal est obtenu par l’éjection d’un fluide tangentiellement à une surface. Ce type d’écoulement a fait l’objet de plusieurs études expérimentales et numériques dans le but d’examiner le comportement dynamique et thermique du jet. En présence d’un écoulement co-courant, il serait intéressant d’examiner le comportement du jet et l’évolution de la couche cisaillée qui se développe entre les deux écoulements. Cette couche est souvent le siège de structures cohérentes qui peuvent jouer un rôle important dans le transport de quantité de mouvement et de chaleur. Les jets sont utilisés dans plusieurs domaines pratiques. Par exemple, le refroidissement par jets est une méthode largement utilisée dans l’industrie. En aéronautique, cette méthode est souvent utilisée pour refroidir les aubes des turbines et les chambres de combustion. Dans le domaine de l’électronique, les parois sont refroidies par des jets impactant. Les jets sont également présents dans la fabrication du verre où un rideau d’air est utilisé pour refroidir la nappe de verre en fusion. Les jets d’air sont souvent utilisés en tant qu’isolant thermique dans des chambres froides. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |29 Sujet | 29 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Etude expérimentale de l’effet de l’inclinaison (gravité) sur l’apparition et la taille d’une instabilité barocline symétrique Contact : [email protected] Option : Encadreur : Résumé : Dynamique des Fluides Mr. Ahmed Dibes (MAA) Le stagiaire devrait mener une campagne de mesures expérimentales (montage existe) qui permettront de mettre en évidence l’effet des paramètres tels que : 1. l’inclinaison, 2. la vitesse de rotation et 3. la hauteur de fluide sur l’apparition et la taille d’une instabilité tourbillonnaire symétrique crée dans une cuvette cylindrique Sujet | 30 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : Physique Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Dynamique des Fluides Effet d’un champ magnétique uniforme sur le système d’écoulement de Taylor-Couette incliné Mr. Mahmoud Zizi (MAB) [email protected] Il s’agit de réaliser une étude théorique de l’effet d’un champ magnétique sur le système d’écoulement entre deux cylindres coaxiaux : le cylindre intérieur tournant et le cylindre extérieur maintenu fixe. Dans une première on s’intéresse à l’analyse bibliographique du sujet en se basant sur les travaux de référence de S. Chandrasekhar effectués en MHD et dynamique des étoiles. Le but de travail est d’actualiser ce type de recherche avec ceux qui sont développés dans l’approche des phénomènes magnétorotationnels dans les métaux liquides, les problèmes d’accrétion dans les systèmes rotatifs en géométrie finie. Ensuite, dans une seconde étape, on envisage d’effectuer une étude aux plans analytique et numérique du problème. Ce domaine de recherche est actuellement en vogue pour étudier la dynamique des étoiles, la matière condensée en transition de phase pour élaborer de nouveaux matériaux. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |30 Sujet | 31 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Contact : [email protected] Option : Energétique Titre : Etude d’une enceinte de séchage d’un séchoir solaire agricole de type indirect • Modélisation des échanges de chaleur et de masse au sein de l’enceinte • Conception d’un modèle de simulation numérique Encadreur : Mr. Madjid Amirat (Dr.) Résumé : Un séchoir solaire agricole de type indirect est un système composé d’un capteur solaire relié à une enceinte de séchage dans laquelle est placé le produit à sécher. Dans une première étape, le travail envisagé dans le cadre de ce sujet consiste à réaliser une étude bibliographique sur les enceintes de séchage des séchoirs solaires indirect et leurs caractéristiques les plus importantes. Dans une deuxième étape, un travail de modélisation des échanges de chaleur et de masse au sein de telles enceintes doit être effectué avec pour objectif d’aboutir à la conception d’un modèle de simulation numérique d’une enceinte de séchage. Le sujet proposé pourrait éventuellement déboucher sur un travail d’optimisation, de réalisation et de suivi expérimental à mener dans le cadre d’un Doctorat. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |31 Sujet | 32 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Etude des performances d’un capteur solaire thermique plan Contact : [email protected] Option : Encadreur : Résumé : Energétique Mr. Amar Taibi (Dr.) Alors que les besoins énergétiques mondiales augmentent chaque jour, les ressources énergétiques classiques (pétrole, gaz, …) diminuent et s’épuisent d’une façon continue. L’énergie solaire qui est inépuisable, est appelée à jouer graduellement le rôle du fournisseur en énergie. Les capteurs solaires thermiques plans sont des capteurs qui convertissent le rayonnement solaire en énergie thermique à basse température utilisable directement. Le but de ce sujet, est d’étudier ce type de capteurs, en évaluant ses performances pour une meilleure utilisation Le plan de l’étude : 1. Types de capteurs solaires 2. Les transferts de chaleur dans un capteur solaire thermique 3. Position optimal du capteur 4. Bilan énergétique du capteur 5. Evaluation du rendement en fonction des paramètres du capteur Sujet | 33 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Option : Titre : Encadreur : Contact : Résumé : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Energétique Etude du phénomène d’évaporation de GNL dans les bacs de stockage aériens Mr. Mohamed Saighi (Pr.) [email protected] La maîtrise du phénomène d’évaporation du GNL dans les réservoirs de stockage est étroitement liée à la compréhension de tous les échanges thermiques entre le bac et le milieu environnant. Plusieurs travaux de recherche, théoriques et expérimentaux, ont été réalisés pour mieux comprendre le phénomène d’évaporation et minimiser les pertes par évaporation. Dans cette étude il s’agit de modéliser les transferts thermiques dans l’ensemble du système du bac de stockage (milieu ambiant, différentes parois du bac, le GNL liquide et phase vapeur), d’évaluer le taux d’évaporation de GNL et d’analyser l’influence des différents paramètres de stockage (niveau du GNL liquide, température ambiante et flux solaire). Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |32 Sujet | 34 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Fluidisation polydispersée : Mélange binaire Contact : [email protected] Option : Encadreur : Résumé : Dynamique des Fluides Mr. El-Khider Si-Ahmed (Pr.) Ce travail concerne l’étude de la fluidisation dans le cas d’un mélange binaire de particule à diverses concentrations. Il s’agira d’étudier le comportement des particules en termes de vitesse minimale de fluidisation, et de ségrégation. Ce travail peut être soit d’approche expérimentale ou bien d’approche théorique (modélisation). L’étudiant n’utilisera que l’une ces deux approches Approche expérimentale : Dans ce cas l’étudiant devra réaliser le montage expérimental. Il examinera sur la base des mesures de pression la vitesse minimale de fluidisation à diverses concentrations. Il effectuera en lit fixe des mesures de porosité en fonction de la concentration. Il examinera les phénomènes liés à la circulation des particules et de ségrégation pour diverses concentrations. Le mémoire comportera : Une recherche bibliographique sur la fluidisation d’une façon générale et liquidesolide de façon particulière. Une réalisation du montage expérimental et Description du montage expérimental quantifiant aussi le degré de précision des données ainsi obtenues. Les résultats expérimentaux seront rapportés sous forme graphique en précisant le minimum et maximum de la vitesse de fluidisation. Une exploitation des résultats sera faite en tenant compte des phénomènes de ségrégation, tortuosité et autre. Plan de travail 1. Recherches bibliographiques 2. Réalisation du montage expérimental 3. Exploitation du montage et quantification du degré de précision des données 4. Etude expérimentale de la fluidisation à diverses concentrations (1%, 20% et 30%) 5. Rédaction du mémoire Approche Modélisation : Dans ce cas l’étudiant devra exploiter les données expérimentales en ma possession pour diverses concentrations. Sur la base des données disponibles dans la partie fixe du lit l’étudiant proposera un modèle de tortuosité pour un mélange binaire. Ensuite il procédera à une simulation numérique une simulation numérique de ce type d’écoulement sur la base de codes CFD existants dans le laboratoire. Les pertes de charges ainsi que les vitesses de fluidisation seront comparées aux valeurs obtenues expérimentalement. L’étudiant ensuite exploitera les possibilités de la simulation dans la caractérisation du champ de vitesse, de la porosité et d’autres paramètres relatif à la fluidisation binaire. Le mémoire comportera : Une recherche bibliographique sur la fluidisation d’une façon générale et liquidesolide de façon particulière. Une familiarisation avec les codes Fluent et Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |33 Multiphysics. Une exploitation des données expérimentales existantes et plusieurs simulations selon la concentration. Plan de travail 1. Recherches bibliographiques 2. Exploitation des données expérimentales existantes. 3. Familiarisation aux codes Multiphysics et FLUENTI et choix de la simulation. 4. Analyse des résultats 5. Rédaction du Mémoire Sujet | 35 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Influence de l’injection sur la distribution des phases dans un air-lift plan Contact : [email protected] Option : Encadreur : Résumé : Dynamique des Fluides Mr. El-Khider Si-Ahmed (Pr.) L’objectif de ce travail est d’examiner l’influence de l’espacement des injecteurs dans la répartition du taux de vide dans un air lift plan. Après une analyse complète de la bibliographie sur les air-lift et les forces intervenant dans une bulle en ascension, le candidat procédera soit à un montage expérimental ou à une simulation numérique. Cas expérimental: Le montage expérimental consiste en une boucle contenant un air-lift de type parallélipédique, un système d'injection d'air et système d'acquisition d'image et de mesure de vitesse des bulles (anémométrie à film chaud ou bi-sonde optique. Il s'agira d'examiner l'évolution du taux de vide selon le nombre d'injecteurs, la disposition de ces derniers ainsi que la vitesse d'injection. De mesures de vitesse de bulles seront aussi effectuées. Les résultats seront rapportés après traitement d'images. La discussion doit mettre en relief l'espacement et le nombre d'injecteurs Cas simulation le candidat fera une sélection des forces dominantes qu’il utilisera dans la simulation numérique. La simulation utilisera des codes existant (FLUENT ou Multiphysics). Au départ deux injecteurs seront utilisés en examinant l’effet de l’espacement entre eux. Ensuite trois injecteurs et si cela est possible quatre injecteurs. Plan de travail 1. Recherches bibliographiques 2. Description du montage expérimental ou Familiarisation aux codes Multiphysics et FLUENTI et choix de la simulation. 3. Etude de deux et trois injecteurs 4. Etude de quatre injecteurs et interaction des sillages 1. Analyse des résultats et Rédaction du mémoire Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |34 Sujet | 36 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Etude expérimentale du transfert de masse dans la zone d’impact d’un jet liquide sur une surface horizontale Option : Encadreur : Contact : Résumé : Dynamique des Fluides Melle. Nadia Challal (MAB) [email protected] L’un des moyens permettant d’augmenter le transfert de matière ou de chaleur au niveau des parois solides consiste à soumettre celles-ci à l’action d’un jet de fluide. Cette configuration est très courante dans la nature et dans les industries de traitement de surface (gravure chimique, électro polissage, électro-usinage, …). L’impact d’un jet de liquide tombant perpendiculairement sur une plaque solide, est caractérisé par deux régions distinctes. Dans la première zone ; l’écoulement passe d’un écoulement normal à un écoulement radial, appelé région torrentielle et une deuxième région où l’épaisseur du film liquide devient très importante, il s’agit de la région fluviale. On voit apparaître un ressaut hydraulique qui constitue la transition rapide entre les régions précitées. On se propose dans ce travail de mener une étude expérimentale sur le transfert de masse dans la zone d’impact en fonction de la hauteur relative du jet et le nombre Reynolds. La détermination expérimentale du coefficient de transfert de matière s'effectue par l'intermédiaire d'une méthode électrochimique de type polarographique. Elle est basée sur la réduction cathodique d'un réactif dans les conditions de courant limite diffusionnel. L'application d'un champ électrique entre les deux électrodes provoque, à leur surface une réaction d'oxydoréduction. Le courant produit est limité par le renouvellement des réactifs à la surface des électrodes. C'est la mesure de ces intensités limites qui permet de déduire le coefficient de transfert de matière. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |35 Sujet | 37 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Thermohydraulique : perspectives et orientations. Cas d'un réacteur de type PWR ou MSFR Contact : [email protected] Option : Encadreur : Résumé : Energétique/Dynamique des Fluides Mr. El-Khider Si-Ahmed (Pr.) Les progrès de la thermohydraulique ont considérablement amélioré le rendement de réacteurs en service. Ce travail consiste, en premier lieu, à recenser et examiner les enjeux et orientations de la recherche et développement de la thermohydraulique des réacteurs nucléaires. Cette étude portera sur les réacteurs en construction ou en exploitation comme les réacteurs de quatrième génération. L'étudiant choisira ensuite l'une des deux orientations suivantes: 1. Modélisation dans le cas d'un réacteur à neutrons thermique de type PWR Ou bien 2. Modélisation dans le cas d'un réacteur à neutrons rapides de type sels fondus (Molten Salt Fast reactor MSFR) Dans les deux cas il sera demandé de formuler les équations régissantes la thermohydraulique de ce type de réacteur et d'en proposer une tentative de résolution. Dans le premier cas elle peut être un maillage adéquat de tout le cœur du réacteur y compris les réflecteurs et autres. Alors que dans le deuxième cas un code CFD pourrait être adapté. Plan de travail 1. Recherches bibliographiques 2. Enjeux et perspectives de la thermohydraulique 3. Etude du type de réacteur choisi 4. Position du problème et modèle mathématique. 5. Approche et Discussion 6. Rédaction du mémoire Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |36 Sujet | 38 Domaine : Sciences de la Matière Filière : Physique Spécialité : Dynamique des Fluides et Energétique (DFE) Titre : Etude de l’amélioration du transfert de chaleur par utilisation des nanoparticules Al2O3 : Effet de la nature du fluide de base Option : Encadreur : Contact : Résumé : Energétique/Dynamique des Fluides Mme. Meriem Amoura-Louni (MC A) [email protected] Cette étude fait suite au sujet de Master intitulé : « Etude du transfert de chaleur en utilisant les nanofluides » soutenu le 25 juin 2013 par Mohamed ALLOTI sous ma direction. Lors de ce travail, Mohamed ALLOTI a étudié numériquement le transfert de chaleur par différents nanofluides en écoulement laminaire et stationnaire dans une conduite cylindrique. En examinant les propriétés thermo-hydrauliques obtenues, pour les différentes nanoparticules considérées (TiO2, Al2O3 et CuO), nous avons pu confirmer d’une part, que la présence de ces nanoparticules dans le fluide de base (eau pure) fait augmenter le nombre Nusselt qui entraîne un bon transfert de chaleur par rapport au fluide de base. D’autre part, la comparaison des différentes nanoparticules en termes de propriétés thermo-hydrauliques, nous a permis de conclure que les meilleurs résultats sont obtenus avec les nanoparticules d’oxyde d’aluminium (Al2O3). Dans le but d’approfondir nos connaissances sur l’amélioration des transferts thermiques des nanofluides, nous nous proposons dans cette étude de déterminer l’effet de la nature du fluide de base sur le transfert de chaleur. Dans ce contexte, nous étudierons numériquement l’écoulement des nanofluides (Al2O3+eau) et (Al2O3+ Ethylène glycol) dans une conduite cylindrique dont la paroi est maintenue à une température constante. Nous supposerons que l’écoulement est stationnaire, laminaire, incompressible, newtonien, que les forces de pesanteur sont négligeables et que les propriétés thermophysiques des nanofluides sont constantes. Les équations gouvernant l’écoulement (Equations différentielles non linéaires) sont résolues numériquement en utilisant le logiciel Fluent. Département Energétique et Mécanique des Fluides | Faculté de Physique –USTHB - Sujets des Mémoires de Master Dynamique des Fluides et Energétique 2014-2015 |37 Classification des Sujets 37 sujets sont proposés pour les stages Master, dont : • • 24 par le laboratoire de mécanique des fluides théorique et appliquée (LMFTA) dont en coordination avec le CDER (sujet n°11) 13 par le laboratoire de thermodynamique et systèmes énergétiques (LTSE) Le tableau suivant classe les thèmes des stages en option : Energétique et/ou Dynamique des Fluides N° du Sujet Energétique 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ Dynamique des Fluides √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ Suite → Département Energétique et Mécanique des Fluides N° du Sujet Energétique 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. Total √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 21 Dynamique des Fluides √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 25 | Faculté de Physique –USTHB -
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