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Etude de l’amélioration de l’interface fibres naturelles/résine par différents traitements
(University of M'sila, 2021) MOUSSAOUI, Nafissa; Enca/Osmani Hocine
Actuellement, de nombreux efforts de recherche sont consentis dans les domaines académiques et industriels, afin d’améliorer les propriétés des composites à renfort végétal et d’accéder à des produits et utilisations à plus forte valeur ajoutée. L'avancement des matériaux composites a d'abord été lié au développement de l'industrie aéronautique et aérospatiale, puis plus récemment le champ d'application s'est élargi et de nombreux domaines sont concernés : sport de compétition, construction mécanique, stockage des fluides sous pression, systèmes de freinage, prothèses osseuses, etc. Ainsi, une compréhension fondamentale des propriétés interfaciales et une caractérisation quantitative de la force d'adhésion interfaciale peuvent aider à évaluer le comportement mécanique et les capacités des matériaux composites. Un grand nombre de techniques analytiques ont été développées pour comprendre l'adhésion interfaciale des polymères renforcés de fibres cellulosiques. L’objectif principal de notre travail est l’évaluation quantitative des propriétés de l’interface des composites à base de fibres végétales qui ont été étudiées pour la première fois, issues d’une plante appelée Inula Viscosa (ou Magraman) et qui pousse dans la région de M’sila (l’Algérie) dans un contexte d’éco conception. Le but de ces travaux est de trouver le traitement de la cellulose le plus adéquat afin d'améliorer la compatibilité entre la résine époxy et un renfort de type fibre cellulosique qui a été étudiée pour la première fois. Afin d'avoir un matériau facile à mouler dans lequel l’infusion se fait facilement, il est primordial de changer la structure de la cellulose. Pour ce faire, plusieurs traitements ont été effectués sur la cellulose pour ensuite tester cette dernière par diverses méthodes. Les traitements étudiés ont été le traitement alcalin, le permanganate, l’acétylation et le greffage d'anhydride acétique. Deux séries de travaux pour les traitements ont été effectuées. La première s'est les différentes analyses pour nos fibres tel que : les analyses par spectroscopie infrarouge à transformées de Fourier (FTIR), la diffraction des rayons X, tests mécaniques et micromécaniques par le test pull out. Dans la deuxième série c’est la caractérisation mécanique des composites modèles qui ont été réalisés par différentes fibres d’Inula Viscosa traitées auparavant. Le choix de cette fibre est bien justifié du fait que très peu de travaux sur cette fibre existent dans la littérature et d’autre part de sa disponibilité en abondance en ’Algérie. Cette ressource naturelle renouvelable mérite d’être valorisée du fait qu’elle est très utile pour l’élaboration des matériaux écologiques.
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CONTRIBUTION A LA COMMANDE DES MACHINES ASYNCHRONES A HAUT RENDEMENT (HEM)
(Université de M'sila, 2021-07) BOUBAKRI, Mohamed Lamine
Le moteur asynchrone est connu pour être l'une des machines les plus utilisées dans les applications industrielles. Cela est dû à la fiabilité élevée et au coût relativement faible, ce qui a incité les fabricants de machines électriques et les consommateurs à envisager des procédés de réduire la consommation d'énergie. Commencer de grands réflexions partout dans le monde pour améliorer les performances des machines asynchrones.Quant aux consommateurs, leur intérêt pour les appareils ou machines asynchrones à haut rendement est devenu dû au faible coût de leur consommation. Une nouvelle génération de moteurs est apparue sur le marché mondial et est connue sous le nom de moteurs à haute efficacité (HEM), et ces nouveaux types de moteurs sont relativement plus chers que les autres types traditionnels jusqu'à 40 %. En général, le rendement des moteurs asynchrones peut être amélioré par : - Réglage du système de contrôle de la machine. - Améliorer sa conception. La thèse est organisée autour des axes suivants : - Chapitre 1 : Lecture de quelques fondements théoriques bien connus des machines asynchrones à haut rendement. - Chapitre 2, Présentation de la modélisation mathématique et de la simulation d'une machine asynchrone à haut rendement, - Chapitre 3 : Une étude comparative de l'application des techniques modernes de contrôle des moteurs asynchrones à haut rendement pour améliorer les performances dynamiques. L'application du contrôle basé sur la logique floue type 2 et la logique floue type 1 aux machines asynchrones à haut rendement et comparaison des performances. Au terme de cette thèse, nous avons appliqué le contrôle en mode glissant aux moteurs synchrones et aux moteurs asynchrones à haut rendement, où la simulation a été réalisée à l'aide du logiciel Matlab. Et les résultats de simulation que nous avons décrochés étaient approuvables dans une large mesure.
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Etude estimative de la production d’électricité éolienne en Algérie
(Université de M'sila, 2022) MEDERREG Derradji
L'objectif de ce travail est d'estimer la production mensuelle et annuelle d'électricité de source éolienne en Algérie. Dans un premier temps nous avons utilisé les données horaires de direction et la vitesse du vent collectées entre (1999 et 2008) à une hauteur standard de 10 m du sol aux stations météorologiques situé 16 sites dans l'Algérie pour évaluer le potentiel éolien à une hauteur de 30m et 50m du sol Ensuite, nous avons mené une évaluation détaillée de la production d'électricité à Annaba (Algerie), cette évaluation commence par une étude statistique horaire mensuelle et annuelle de potentiel éolien, ces données collectées au cours de la période (2006-2015), les coordonnées géographiques des stations météorologiques qui ont été prise par l’Office météorologique national (ONM). On a utilisé trois éoliennes commerciales de même puissance nominale (2MW) étaient techniquement choisi pour évaluer la meilleure turbine pour la production d'électricité, et applique-les à la zone la plus venteuse, en calculant l’énergie produite nette annuelle de la ferme éolienne qui comprend cinq éoliennes de type Vestas V90 (2.0 MW) est estimé par 48.24 GWh
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Etude de l’endommagement et rupture des stratifiés composites à base de fibres végétales
(Université de M'sila, 2022) Lamia BENHAMADOUCHE
Cette recherche a pour but de contribuer à réduire les impacts environnementaux à travers la préparation de composites avec des matériaux recyclables pour être utilisés dans différentes applications. A cette fin, des composites ont été développés à base de jute récupéré à partir de sacs d'emballage et de polypropylène (PP) récupéré de déchets obtenus lors de la fabrication de fils de PP. Une étude calorimétrique (IRFT) et thermogravimétrique (ATG) des différents déchets de tissus de jute a été réalisée pour confirmer s'ils sont adaptés à une utilisation avec une matrice thermoplastique (c'est-à-dire, à une température d’élaboration au-delà de 200°C). Les composites développés ont ensuite été caractérisés. Tout d'abord, la fraction massique optimale a été déterminée afin d'obtenir de bonnes performances mécaniques. Plusieurs fractions en masse du renfort (30%, 40%, 45%, 50%, 60%, et 70%) ont été expérimentées, les meilleures caractéristiques étaient celles du bio-composite avec un taux de renforcement de 40% (σ = 39,07 MPa, E = 4,60 GPa). Avec ce pourcentage, des biocomposites jute-PP ont été développés avec différentes architectures de jute (Satin, Serge 2x2, Taffetas). Des essais de traction, de flexion ainsi que de rupture ont été réalisés sur ces composites afin de connaître l'effet de la structure de tissage du renforcement. Ces composites constituent un matériau très prometteur en termes de résistance mécanique et de coûts effectifs, ainsi qu'une alternative écologique à certains matériaux conventionnels utilisés pour la construction de meubles et de bâtiments.
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Étude de la possibilité d’intégration de l’énergie solaire dans la production d'électricité à des fins industrielles dans la région de
(Université de M'sila, 2022) Kherbiche Younes
La présente étude vise à évaluer le potentiel d'énergie solaire de M'Sila, une région intérieure algérienne, et à déterminer quelle technologie, parmi celles actuellement disponibles sur le marché, est adéquate pour exploiter ce potentiel pour la production d'électricité (PV et CSP). Cette évaluation s'est basée sur des données recueillies à la station météorologique de M'Sila pendant un an et sur le site de la NASA pendant 34 ans de 1984 à 2017. M’Sila possède un gisement solaire important estimé à 1,79 MWh/m2/an, soit 4,91 kWh/m2/jour. De plus, le rayonnement solaire diffus incident sur une surface horizontale (DHI) et l'irradiation normale directe (DNI) sont estimés à 594,88 kWh/m2/an et 2117,93 kWh/m2/an, respectivement. M'Sila, avec cet important potentiel énergétique, est un terrain favorable à l'installation de centrales solaires à concentration et de panneaux photovoltaïques. Les collecteurs cylindro-paraboliques sont recommandés car c’est la technologie CSP la moins chère et la plus largement utilisée
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Contribution à l’amélioration de la performance des machines-outils à commande numérique
(UNIVERSITE DE M’SILA, 2022) Mechta, Ahlem; ENCA/SLAMANI Mohamed
Tester l'importance de la corrélation entre les différentes erreurs intra-axes est crucial lorsqu'il s'agit de l'étalonnage et de la modélisation rapides des erreurs de la machine-outil. La détection d'une importance de corrélation peut conduire à une réduction significative du modèle d'erreur de la machine-outil en omettant certaines erreurs redondantes ou corrélées et donne donc une estimation plus fiable des paramètres restants dans le modèle d'erreur de la machine-outil pendant le processus d'étalonnage. Malgré son importance, le test de la significativité de la corrélation entre les différentes erreurs intra-axes sur une base expérimentale et statistique n'a pas été évalué de manière rigoureuse. Dans cet article, une étude comparative basée sur une analyse statistique est réalisée afin de valider l'hypothèse concernant la corrélation entre les erreurs intra-axes d'un même axe. Ce travail présente également une étude expérimentale sur l'utilisation de modèles paramétriques pour la modélisation des erreurs intra-axes des machines-outils à commande numérique dans le cadre de la calibration indirecte. Trois machines-outils CNC dotées de divers contrôleurs et technologies de guidage ont été testées à l'aide de deux instruments de mesure différents. Deux modèles prédictifs tels que les courbes de Bézier et B-spline sont décrits et comparées pour la première fois dans ce travail. Les deux modèles sont évalués expérimentalement pour leur précision et leur efficacité prédictive à l'aide de quatre critères d'évaluation et d'un nouvel ensemble de données provenant des trois machines testées. Les résultats montrent qu'il existe une forte corrélation entre les erreurs de positionnement et les erreurs de tangage et de lacet pour toutes les machines testées. Les résultats montrent également que les deux modèles sont appropriés avec un petit avantage pour les courbes B-spline. De plus, avec le même nombre de points de contrôle (n=5) les deux modèles fournissent des résidus inférieurs à la répétabilité de la machine pour la plupart des erreurs intra-axes testées. Par conséquent, cette étude expérimentale confirme qu'un modèle de Bézier de degré quatre et un modèle B-spline de degré deux, tous deux avec cinq points de contrôle, sont suffisants pour représenter les erreurs de mouvement des articulations pour les machines-outils à commande numérique testées
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CONTRIBUTION A L’USINAGE DES PIECES DE FORMES COMPLEXES SUR MACHINE-OUTIL A COMMANDE NUMERIQUE
(Université de M'sila, 2022-01-11) ARSLANE, Mustapha
Dans l'industrie manufacturière, il existe plusieurs types de pièces de formes complexes possédant diverses fonctions. Les aubes de turbine sont l'un des composants les plus importants des turbines à gaz. Cependant, ces aubes ont des formes complexes et une courbure de surface irrégulière qui les rendent difficiles à usiner. La production de ce type de pièces est si compliquée et nécessite un contrôle élevé du processus d'usinage, une programmation CNC avancée, des outils innovants et des montages spéciaux permettant de maintenir exactement et de manière rigide dans une position unique de la pièce pendant l'usinage. Ce modeste travail aborde le défi de l'usinage de pièces à géométrie complexe par le développement et la réalisation d'un dispositif d'usinage dédié pour le maintien d'une aube mobile d'une turbine à gaz. La première nouveauté de ce travail réside dans l'application de la méthode des coordonnées plückeriennes pour choisir le placement du localisateur de pièces de forme complexe. Le choix de l'emplacement du localisateur pendant le processus de conception de l'appareil est effectué sur la base de la maximisation du déterminant et de la minimisation du conditionnement de la matrice de localisation (matrice d'information). La deuxième nouveauté réside dans l'approche d'optimisation utilisée. La dernière nouveauté réside dans le montage d'usinage développé et fabriqué. Les performances du montage développé en termes de répétabilité de localisation sont évaluées sur la base du concept de torseur de petit déplacement (TPD). Les résultats montrent la validité du montage développé.
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Etude de la stabilité de l'écoulement du fluide conducteur entre deux cylindres coaxiaux sous champ magnétique
(université msila, 2023) BENHACINE Hamza
Nous présentons dans cette thèse une simulation numérique de la convection mixte d’un fluide électriquement conducteur en rotation dans un espace annulaire entre deux cylindres coaxiaux verticaux. La stabilité de l’écoulement est obtenue en appliquant un champ magnétique externe. Cette recherche vise à étudier la zone d’éclatement tourbillonnaire, la marge de stabilité et les couches fluides de l'écoulement en rotation entre deux cylindres coaxiaux verticaux sous l'effet d'un gradient thermique et d'un champ magnétique axial. Les équations gouvernantes de Navier Stokes, de température et de potentiel électrique sont résolues à l'aide de la méthode des volumes finis. Cette étude est divisée en deux parties : la première partie présente un fluide visqueux conducteur (l'alliage plomb-lithium (PbLi)) caractérisé par un petit nombre de Prandtl (Pr=0.032) et placé dans l'espace entre deux cylindres coaxiaux. La combinaison du rapport d'aspect, γ=1.5 et du nombre de Reynolds, Re=1500 pour trois espaces annulaires (R=0.7,0.8 et 0.9) est comparée en termes de stabilité d'écoulement et de taux de transfert de chaleur. Sans champ magnétique, la décomposition du vortex se produit près du cylindre intérieur en raison de l'action croissante de pompage d'Ekman. Les structures en couches fluides sont développées par la compétition entre la flottabilité et les forces visqueuses. L'augmentation de l'amplitude du champ magnétique ralentit l'apparition de l'instabilité oscillatoire et provoque la disparition de l’éclatement tourbillonnaire (vortex breakdown) et réduit le nombre de couches fluides. Les limites dans lesquelles le vortex breakdown se manifeste et la limite de transition entre multiples couches de fluide et une seule couche de fluide sont établies. La deuxième partie de cette étude présente une comparaison de trois combinaisons de rapports d'aspect (γ) et de nombres de Reynolds (Re). L'action de pompage établit une circulation secondaire le long du plan méridien de l'espace annulaire. Pour certaines combinaisons, l’éclatement de vortex s'est produit près de la paroi interne. La bifurcation sous forme de plusieurs couches de fluide devient apparente lorsque la différence de température dépasse une valeur critique. Ces couches fluides jouent le rôle d'isolant thermique et limitent les échanges thermiques entre le haut chaud et le bas froid des cylindres coaxiaux. La décomposition du vortex et les couches de fluide pourraient être supprimées par le champ magnétique; l'augmentation du nombre de Hartmann (Ha) freine l'écoulement peut être. Des diagrammes représentant l'effet de l'augmentation du nombre de Richardson (Ri) sur les couches fluides sont établis. Ensuite, des diagrammes de stabilité correspondant à la transition de la zone à plusieurs couches de fluide vers la zone à une seule couche de fluide en fonction du nombre de Prandtl (Pr) sont obtenus
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Étude et évaluation de performances des centrales photovoltaïques
(université de msila, 2023) Ould Ahmedou Bamba Mohamed EL Hacen
Cette thèse présente l’étude de performance des centrales solaire PV selon la norme IEC 61724. Afin d’analyser et évaluer la performance de deux centrales photovoltaïques connectés au réseau dans des environnements différentes, une à Nouakchott Mauritanie de 15 MWc et l’autre de 30 MWc à Saïda Algérie. L’objectif de cette étude est de voir l’influence de l’environnement sur la production et la performance de ses installations de technologies différentes et de tailles différentes. L’influence des conditions climatiques spécifiquement l’augmentation de la température ambiante sur la diminution de la performance des installations qui varient de 61% en à 71% pour Nouakchott et de 77,08 % à 90,26 % pour la centrale de Saïda. Finalement on a élaboré un logiciel innové intitulé PVPA qui a pour but : d’analyser d’une manière simple et rapide la performance des installations PV à partir des données enregistrées de ces installations selon la norme IEC 61724 pour faciliter le traitement des BIG DATA. Un cas d’application à une centrale PV de 13 MWp en Tamanrasset, Algérie est présenté dans cette étude.
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Etude de la stabilité de l'écoulement du fluide conducteur entre deux cylindres coaxiaux sous champ magnétique
(UNIVERSITE DE M’SILA, 2023) BENHACINE, Hamza; ENCA/SALMI Mohamed
Nous présentons dans cette thèse une simulation numérique de la convection mixte d’un fluide électriquement conducteur en rotation dans un espace annulaire entre deux cylindres coaxiaux verticaux. La stabilité de l’écoulement est obtenue en appliquant un champ magnétique externe. Cette recherche vise à étudier la zone d’éclatement tourbillonnaire, la marge de stabilité et les couches fluides de l'écoulement en rotation entre deux cylindres coaxiaux verticaux sous l'effet d'un gradient thermique et d'un champ magnétique axial. Les équations gouvernantes de Navier Stokes, de température et de potentiel électrique sont résolues à l'aide de la méthode des volumes finis. Cette étude est divisée en deux parties : la première partie présente un fluide visqueux conducteur (l'alliage plomb-lithium (𝑃𝑏𝐿𝑖)) caractérisé par un petit nombre de Prandtl (𝑃𝑟=0.032) et placé dans l'espace entre deux cylindres coaxiaux. La combinaison du rapport d'aspect, 𝛾=1.5 et du nombre de Reynolds, 𝑅𝑒=1500 pour trois espaces annulaires (𝑅=0.7,0.8 𝑒𝑡 0.9) est comparée en termes de stabilité d'écoulement et de taux de transfert de chaleur. Sans champ magnétique, la décomposition du vortex se produit près du cylindre intérieur en raison de l'action croissante de pompage d'Ekman. Les structures en couches fluides sont développées par la compétition entre la flottabilité et les forces visqueuses. L'augmentation de l'amplitude du champ magnétique ralentit l'apparition de l'instabilité oscillatoire et provoque la disparition de l’éclatement tourbillonnaire (vortex breakdown) et réduit le nombre de couches fluides. Les limites dans lesquelles le vortex breakdown se manifeste et la limite de transition entre multiples couches de fluide et une seule couche de fluide sont établies. La deuxième partie de cette étude présente une comparaison de trois combinaisons de rapports d'aspect (𝛾) et de nombres de Reynolds (𝑅𝑒). L'action de pompage établit une circulation secondaire le long du plan méridien de l'espace annulaire. Pour certaines combinaisons, l’éclatement de vortex s'est produit près de la paroi interne. La bifurcation sous forme de plusieurs couches de fluide devient apparente lorsque la différence de température dépasse une valeur critique. Ces couches fluides jouent le rôle d'isolant thermique et limitent les échanges thermiques entre le haut chaud et le bas froid des cylindres coaxiaux. La décomposition du vortex et les couches de fluide pourraient être supprimées par le champ magnétique; l'augmentation du nombre de Hartmann (𝐻𝑎) freine l'écoulement peut être. Des diagrammes représentant l'effet de l'augmentation du nombre de Richardson (𝑅𝑖) sur les couches fluides sont établis. Ensuite, des diagrammes de stabilité correspondant à la transition de la zone à plusieurs ix couches de fluide vers la zone à une seule couche de fluide en fonction du nombre de Prandtl (𝑃𝑟) sont obtenus.
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Contribution à l’amélioration de la performance des machines-outils à commande numérique
(université M'sila, 2023) Mechta Ahlem
Tester l'importance de la corrélation entre les différentes erreurs intra-axes est crucial lorsqu'il s'agit de l'étalonnage et de la modélisation rapides des erreurs de la machine-outil. La détection d'une importance de corrélation peut conduire à une réduction significative du modèle d'erreur de la machine-outil en omettant certaines erreurs redondantes ou corrélées et donne donc une estimation plus fiable des paramètres restants dans le modèle d'erreur de la machine-outil pendant le processus d'étalonnage. Malgré son importance, le test de la significativité de la corrélation entre les différentes erreurs intra-axes sur une base expérimentale et statistique n'a pas été évalué de manière rigoureuse. Dans cet article, une étude comparative basée sur une analyse statistique est réalisée afin de valider l'hypothèse concernant la corrélation entre les erreurs intra-axes d'un même axe. Ce travail présente également une étude expérimentale sur l'utilisation de modèles paramétriques pour la modélisation des erreurs intra-axes des machines-outils à commande numérique dans le cadre de la calibration indirecte. Trois machines-outils CNC dotées de divers contrôleurs et technologies de guidage ont été testées à l'aide de deux instruments de mesure différents. Deux modèles prédictifs tels que les courbes de Bézier et B-spline sont décrits et comparées pour la première fois dans ce travail. Les deux modèles sont évalués expérimentalement pour leur précision et leur efficacité prédictive à l'aide de quatre critères d'évaluation et d'un nouvel ensemble de données provenant des trois machines testées. Les résultats montrent qu'il existe une forte corrélation entre les erreurs de positionnement et les erreurs de tangage et de lacet pour toutes les machines testées. Les résultats montrent également que les deux modèles sont appropriés avec un petit avantage pour les courbes B-spline. De plus, avec le même nombre de points de contrôle (n=5) les deux modèles fournissent des résidus inférieurs à la répétabilité de la machine pour la plupart des erreurs intra-axes testées. Par conséquent, cette étude expérimentale confirme qu'un modèle de Bézier de degré quatre et un modèle B-spline de degré deux, tous deux avec cinq points de contrôle, sont suffisants pour représenter les
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Développement et caractérisation des structures tissus bidirectionnelles à partir des fibres naturelles locales
(University of M'sila, 2023-09-24) KHALDOUNE Abd raouf; ENCA/ROKBI Mansour
L'objectif de ce travail est de concevoir et de décrire des renforts tissés bidirectionnels en fibres naturelles pour une utilisation dans les matériaux composites, ainsi que de définir le mode de tissage des fibres en utilisant un dispositif fabriqué par nos soins pour aider au processus de tissage des fibres naturelles. Afin d'appréhender et d'analyser les diverses caractéristiques des renforts tissés, une approche à l'échelle de leur comportement avec les fibres alfa est utilisée. Le processus de tissage est défini par la jonction de deux couches de fils (appelées armure), une longitudinale (chaîne) et une transversale (trame). Les caractéristiques mécaniques des renforts tissés 2D sont étudiées afin de mettre en évidence les nombreuses conditions de fabrication qui influencent leurs performances. La fabrication et la caractérisation de panneaux composites à base de tissages bidimensionnels démontrent le potentiel des tissages en fibres alfa par rapport aux tissages en fibres naturelles dans les applications précédentes.
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Étude et évaluation de performances des centrales photovoltaïques
(UNIVERSITE DE M’SILA, 2023-10-09) Ould Ahmedou Bamba Mohamed EL Hacen; ENCA/Ihaddadene Razika
This thesis presents the performance study of solar PV power plants according to the IEC 61724 standard. In order to analyze and evaluate the performance of two grid-connected photovoltaic power plants in different environments, one in Nouakchott Mauritania of 15 MWp and the other of 30 MWp in Saïda Algeria. The aim of this study is to examine the influence of the environment on the production and performance of these installations, which use different technologies and are of different sizes. The influence of climatic conditions, specifically the increase in ambient temperature, on the decrease in power plant performance, which varies from 61% to 71% for Nouakchott and from 77.08% to 90.26% for the Saïda plant. Finally, we developed an innovative software package called PVPA, which is designed to analyze the performance of PV plants quickly and easily, using data recorded from these plants in accordance with the IEC 61724 standard, to facilitate the processing of big data. A case study of a 13 MWp PV power plant in Tamanrasset, Algeria, is presented in this study.
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ÉTUDE DE L’USINABILITÉ DES MATÉRIAUX COMPOSITES A FIBRES NATURELLES
(UNIVERSITE DE M’SILA, 2024) Madani GRINE; ENCA/Mohamed SLAMANI
Face aux enjeux environnementaux actuels, le développement de matériaux respectueux de l'environnement tels que les composites de fibres naturelles s'impose comme une alternative crédible aux fibres synthétiques. Ces matériaux présentent de nombreux avantages, notamment leur disponibilité généralisée, leur coût abordable, leur faible densité, leur biodégradabilité, leurs propriétés de résistance spécifiques et leur impact environnemental minime. Cette étude se concentre sur la fabrication et l'usinage d'un matériau composite époxy renforcé avec des fibres d’Alfa (Stipa tenacissima L.). À travers une analyse factorielle complète, l'étude explore l'influence des paramètres de coupe, tels que la vitesse de coupe et l'avance, sur la rugosité arithmétique (Ra) des surfaces usinées, issues des opérations de détourages en opposition (Up milling) et en avalant (Down milling). Dans ce contexte, un outil de coupe en acier rapide (ARS) a été spécifiquement choisi, tandis qu'une analyse de variance (ANOVA) a été appliquée pour classer les paramètres de coupe en fonction de leur impact sur la qualité de surface du composite époxy/Alpha. En vue de prédire la rugosité de surface, une architecture optimale de réseau neuronal artificiel (ANN) a été recherchée. Cela a conduit à l'adoption d'une approche hybride (ANN-GA) qui intègre la technique ANN avec des algorithmes génétiques (GA). Les performances de cette architecture ANN-GA nouvellement développée ont été comparées à celles de l'algorithme de rétropropagation de Levenberg-Marquardt (LM). Les résultats indiquent que le mode de détourage en opposition génère systématiquement une meilleure qualité de surface par rapport au mode de détourage en avalant pour la plupart des échantillons usinés. La vitesse d'avance se révèle être le principal facteur influençant la rugosité de surface, contribuant à environ 90 % des variations observées. Des vitesses d'avance particulièrement faibles (0,05 mm/tour) entraînent systématiquement la plus mauvaise rugosité arithmétique, indépendamment de la vitesse de coupe. De plus, l'étude révèle que l'usinage parallèle à la direction des fibres (0°) produit des surfaces plus lisses par rapport à l'usinage perpendiculaire à l'orientation des fibres (90°). Un examen approfondi à l'aide d'images microscopiques et de microscopie électronique à balayage (SEM) a mis en évidence divers défauts, tels que des fissures dans la matrice, des cavités, des ruptures de fibres, des pertes de matrice, des peluches et des dommages thermiques. Les résultats de l'analyse de variance (ANOVA) mettent en évidence l'impact significatif de la vitesse d'avance sur la rugosité de surface, tandis que le traitement chimique des fibres et la direction d'usinage ont des effets comparativement moindres. De plus, le modèle prédictif ANN-GA pour la rugosité de surface optimisée s'est avéré remarquablement précis par rapport à l'algorithme LM, affichant des valeurs de R2, RSME, MAD, MAPE et MAE à 0,9529, 0,665, 1,009, 11,84% et 0,4339 respectivement.
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ÉTUDE DE L’USINABILITÉ DES MATÉRIAUX COMPOSITES A FIBRES NATURELLES
(université de msila, 2024) Madani GRINE
Face aux enjeux environnementaux actuels, le développement de matériaux respectueux de l'environnement tels que les composites de fibres naturelles s'impose comme une alternative crédible aux fibres synthétiques. Ces matériaux présentent de nombreux avantages, notamment leur disponibilité généralisée, leur coût abordable, leur faible densité, leur biodégradabilité, leurs propriétés de résistance spécifiques et leur impact environnemental minime. Cette étude se concentre sur la fabrication et l'usinage d'un matériau composite époxy renforcé avec des fibres d’Alfa (Stipa tenacissima L.). À travers une analyse factorielle complète, l'étude explore l'influence des paramètres de coupe, tels que la vitesse de coupe et l'avance, sur la rugosité arithmétique (Ra) des surfaces usinées, issues des opérations de détourages en opposition (Up milling) et en avalant (Down milling). Dans ce contexte, un outil de coupe en acier rapide (ARS) a été spécifiquement choisi, tandis qu'une analyse de variance (ANOVA) a été appliquée pour classer les paramètres de coupe en fonction de leur impact sur la qualité de surface du composite époxy/Alpha. En vue de prédire la rugosité de surface, une architecture optimale de réseau neuronal artificiel (ANN) a été recherchée. Cela a conduit à l'adoption d'une approche hybride (ANN-GA) qui intègre la technique ANN avec des algorithmes génétiques (GA). Les performances de cette architecture ANN-GA nouvellement développée ont été comparées à celles de l'algorithme de rétropropagation de Levenberg-Marquardt (LM). Les résultats indiquent que le mode de détourage en opposition génère systématiquement une meilleure qualité de surface par rapport au mode de détourage en avalant pour la plupart des échantillons usinés. La vitesse d'avance se révèle être le principal facteur influençant la rugosité de surface, contribuant à environ 90 % des variations observées. Des vitesses d'avance particulièrement faibles (0,05 mm/tour) entraînent systématiquement la plus mauvaise rugosité arithmétique, indépendamment de la vitesse de coupe. De plus, l'étude révèle que l'usinage parallèle à la direction des fibres (0°) produit des surfaces plus lisses par rapport à l'usinage perpendiculaire à l'orientation des fibres (90°). Un examen approfondi à l'aide d'images microscopiques et de microscopie électronique à balayage (SEM) a mis en évidence divers défauts, tels que des fissures dans la matrice, des cavités, des ruptures de fibres, des pertes de matrice, des peluches et des dommages thermiques. Les résultats de l'analyse de variance (ANOVA) mettent en évidence l'impact significatif de la vitesse d'avance sur la rugosité de surface, tandis que le traitement chimique des fibres et la direction d'usinage ont des effets comparativement moindres. De plus, le modèle prédictif ANN-GA pour la rugosité de surface optimisée s'est avéré remarquablement précis par rapport à l'algorithme LM, affichant des valeurs de R2, RSME, MAD, MAPE et MAE à 0,9529, 0,665, 1,009, 11,84% et 0,4339 respectivement.
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Contribution to the dynamic study of a rotor by finite elements
(University of M'Sila, 2024) AIMEUR Noureddine
Rotor dynamics is an important aspect of the design or analysis of any type of rotating machine, as various types of vibrations appear in this mechanical system when the rotor is turned on, which can limit performance or easily lead to disaster. Therefore, the dynamic analysis of the rotor is necessary to ensure proper operation by providing accurate knowledge of the vibration behavior of the rotor system. In this study, scientific techniques for modeling and simulating the vibrations of a rotating system are presented. The equations of vibration motion of the rotor are determined using the Lagrange energy method. The centrifugal fan installed at the cement factory was selected to be of the FN280 type, equipped with a single wheel with blades mounted on the shaft supported by two bearings. Due to the fact that the manual solution of the equations of motion characterizing the dynamic analysis is considered a difficult task, the dynamic analysis of the cement fan FN280 using the finite element method was performed by the code ANSYS. The various components of the fan are designed using SolidWorks, except for the blade. Due to the lack of design data for it, we resorted to reverse engineering technology, which is also called reverse design. To obtain a 3D model of the blade, we used a CMM machine to scan the blade, and the fan was assembled and a dynamic analysis of the rotor was performed using the ANSYS Workbench. We determined the natural frequencies, extracted the critical speed by means of the Campbell diagram and mode shapes, and also studied the effect of the worn blades on dynamic behavior. In addition, a harmonic response analysis was performed in both cases. FSI simulation was also applied to the fan to estimate the loads resulting from unsteady flow. This simulation process is carried out using the ANSYS Workbench, which integrates flow simulation and transient analysis simulation using a one-way coupling approach. This approach was chosen because there is very weak interaction between the structural domain and the fluid. The purpose of this simulation is to verify the ability to make a preliminary estimate of the fatigue limit and the effect of pressure loads applied to the structure resulting from unsteady flow on the life of the fan. Results showed that air loads have a negligible effect on fan life.
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Study of turbulent flow through a fan
(University of M'Sila, 2024-03-06) AMOUR Aissa
Particle-laden flows are crucial for specific industrial applications but can have undesirable consequences, especially in industries like cement manufacturing that heavily rely on centrifugal fans. Operating under demanding conditions with a notable load of erodent solid particles poses challenges for these fans. Despite their widespread use, erosion in various fan types remains insufficiently explored. This thesis focuses on investigating the erosion process of an induced cement mill fan (FN-280). In pursuit of this objective, Unsteady three-dimensional numerical simulations using the Eulerian- Lagrangian approach were conducted to predict the fan’s aerodynamic characteristics and particle dispersion. Results are compared with experimental data and on-site inspections to assess the simulation’s effectiveness in predicting the fan’s performance and erosion patterns. Additionally, a thesis section examines how altering the number of blades and the blade’s outlet angle affects overall performance and erosion patterns. The numerical fan’s performance curve closely aligns with experimental data, validating the model’s reliability. Findings underscore the model’s ability to accurately replicate actual erosion patterns, emphasizing the substantial influence of particle size, flow conditions, and particle load on patterns and erosion rates. It is shown that increasing the blade outlet angle significantly intensifies erosion on the blade’s pressure side, with the primary factor driving higher erosion rates being the interplay between particle impact angle and frequency. Adjusting the blade count has minimal impact on erosion patterns on the blade pressure side compared to changing the blade outlet angle, but a noticeable trend emerges with fewer blades, resulting in more pronounced erosion rates. This is suggested to be attributed to the higher local impact frequency on blades featuring fewer blades. 1
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Étude des propriétés thermiques et mécaniques des matériaux de construction
(University of M'Sila, 2024-04-10) Chouidira Mohamed
Le secteur de la construction est un contributeur majeur au réchauffement climatique en raison de sa forte consommation énergétique et de l'épuisement des ressources naturelles. Cette étude vise à améliorer la performance environnementale des bâtiments en analysant les propriétés thermiques et mécaniques des matériaux de construction traditionnels et modernes tels que l'argile, la pierre et la brique. Des tests en laboratoire et sur le terrain ont été réalisés pour évaluer ces matériaux. Les résultats ont permis de classer les matériaux en fonction de leurs performances thermiques et mécaniques. Parallèlement, de nouveaux dispositifs et logiciels ont été développés pour améliorer l'efficacité de l'étude et ont fait l'objet de demandes de brevet. L'étude démontre la possibilité de réduire l'empreinte carbone du secteur de la construction grâce à un choix judicieux des matériaux. Les innovations proposées offrent des solutions concrètes pour construire des bâtiments plus durables et moins énergivores. Cette étude contribue grandement à la transition vers un secteur de la construction plus respectueux de l'environnement. Elle souligne l'importance d'évaluer les matériaux de construction de manière approfondie pour sélectionner ceux qui offrent les meilleures performances thermiques et environnementales
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Study of the machinability and mechanical behavior of a bio composite material reinforced with lignocellulosic fibers
(University of M'Sila, 2024-05-09) Riyadh Benyettou
The thesis conducted a comprehensive examination of the physical properties of newly manufactured Date Palm Fiber/ Iso polyester composites (DPFPs) in three different configurations: unidirectional (UD) and cross-linked (C), with layer numbers ranging from 2 to 4. Moreover, it explored the mechanical behavior and the machinability of two recently developed biocomposites: DPFP40 (Date Palm Fiber/ Iso polyester), characterized by a 40% by-weight fiber reinforcement, and PFPEs (palm fiber powder/epoxy) featuring an 18% by-weight fiber reinforcement. The examination of drilling behavior of these bio composites yields crucial insights into specific mechanical properties. This analysis considers factors such as assessing the final surface quality of drilled holes to understand the biocomposite's reaction to cutting forces, as well as investigating the impact of various drilling parameters including spindle speed, feed rate, materials and point angles of drill bits. These investigations aid in optimizing machining conditions to enhance overall mechanical performance of developed biocomposites. The study focused on DPFPs' water absorption behavior across different water types and examined DPFP40 and PFPEs drilling behaviors under various cutting conditions. Three optimization and modeling methods, including Artificial Neural Networks (ANN), Response Surface Methodology (RSM), and the Taguchi approach, were developed for predictive capabilities. A water absorption study revealed a linear correlation between absorption rates and fiber content. DPFP40 drilling analysis indicated optimal parameters for delamination, circularity, and cylindricity errors of drilled holes. ANN and RSM models demonstrated excellent alignment with experimental data. PFPEs drilling characteristics were assessed, highlighting the impact of feed rate, spindle speed, and drill point angle on circularity and cylindricity errors of drilled holes. ANN and Taguchi models accurately predicted experimental results, providing valuable insights for improving the machinability of Natural Fiber Reinforced Composites (NFRCs) in lightweight structural applications across various industries.
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Numerical and Experimental study of a bio composite material reinforced with lignocellulosic fibers
(University of M'Sila, 2024-05-11) SAADA Khalissa
After the signing of the Kyoto Protocol in 1997, attention gradually shifted towards sustainable development and carbon footprint reduction, particularly in research and innovation sectors. Plant fiber-reinforced composite materials emerged as a promising solution to address these environmental challenges while offering improved mechanical performance and increased durability. These materials are considered an eco-friendly alternative to traditional composites, often made from synthetic fibers derived from non-renewable resources. By utilizing fibers from plants such as flax, hemp, jute, and even kenaf, these materials offer significant environmental advantages. They help reduce dependence on other resources and can contribute to reducing greenhouse gas emissions throughout their lifecycle, from production to end-of-life use. This study focuses on the fabrication of silicone molds for creating traction and flexion samples, as well as the construction of honeycomb structures with various geometric patterns, using 3D printing and polylactic acid (PLA) material. The goal is to produce epoxy and polymer bio-composites reinforced with different natural fibers such as date palm, sisal, loofah, and jute. Epoxy samples were manufactured by inserting holes in the middle, and their mechanical behavior was evaluated through traction tests, with numerical verification using Abaqus software. The mechanical properties of natural fiber-reinforced bio-composites were enhanced using artificial neural networks (ANN) and response surface methodology (RSM), demonstrating a linear correlation with experimental results.