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L'effet de l'incorporation de Zn sur les propriétés physiques des couchesminces CdS pour cellules solaires de type (Cd, Zn) S/Cu2SnZnS4
Le but de ce travail est la réalisation des couches minces CdS par la technique Bain chimiquepour l’application photovoltaïque (cellule solaire). En effet, le cadmium est un élémenthautement cancérigène qui bien que présent en très faible quantité en tant que couche tamponet pouvant être recyclé en fin de vie des panneaux, Enfin, au niveau industriel, la synthèse dece composé s’effectue par CBD et entraine une rupture du vide sur la chaine de production,ainsi que des coûts occasionnés par le stockage de réactifs dangereux (cadmium, thiourée,ammoniaque) et le traitement des déchets toxiques pour cela on fait l'étude de l'effet del'incorporation de Zn sur les propriétés physiques des couche minces CdS pour cellules solairede type (Cd, Zn) S/ Cu(Sn, Zn)S2.Des couches minces de CdxZn1-xS ont été déposées sur des substrats en verre par uneméthode chimique simple et économique, c'est-à-dire le dépôt chimique en bain (CBD), pourleurs applications potentielles dans le photovoltaïque. Les propriétés structurales,morphologiques, chimiques et optiques des couches minces déposéesont été étudiées pardiffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage, UV-VIS et spectrométrieRaman. Les propriétés structurelles ont révélé que les couches minces déposées présentent à lafois des structures cristallines hexagonale et cubique. Les films minces CdxZn1-xS avec unegranulométrie comprise entre 6 et 25 nm et présentent une transmittance de 50 à 80% dans larégion visible. L'énergie de bande interdite optique de la couche mince déposée se situaiententre 2,6 et 3,6 eV, illustrant leur viabilité potentielle pour dispositifs optoélectroniques etphotovoltaïques. Voir les détails
Mots clés : couche mince, Bain Chimique(CBD), CdZnS, morphologie, propriétés Optique
Etude du Comportement de la barrièreisolante en vue de son optimisation
Ce travail concerneune étude expérimentale du comportement d'un intervalle isolant pointe-plan lorsqu'on lui insère une barrière isolante sous tension alternative et onde de choc de foudre positive. Il s'agit d'examiner la variation de la tension de disruption en fonction des dimensions géométriques de la barrière, de sa position dans l'intervalle et de sa nature. L'examen de l'effet de la pollution est aussi entrevu. En plus de la tension disruptive, les essais se sont intéressés à la forme de la décharge.Les résultats expérimentaux ont été exploités pour établir un modèle numérique basé sur le calcul de la répartition du champ électrique et l'évolution aléatoire de la décharge.Ce modèle reproduit fidèlement les formes de décharges et détermine avec une bonne précision l'efficacité de la barrière en fonction de la largeur, son épaisseur et sa position Voir les détails
Mots clés : isolant solide, système pointe-plan, décharge électrique, efficacité, modélisation numérique
Algorithmes Adaptatifs Appliqués à la Localisation et au Suivi de l'Evolution des Sources d'Emission Acoustique (EA)
Le contrôle non-destructif (CND) par émission acoustique (EA) permet la détection de la création, de la localisation et / ou de l’évolution de défauts. Il repose sur l’utilisation d’un ou plusieurs capteurs pouvant être installés de façon permanente à l’écoute d’événements pouvant se dérouler au sein de structures de petites ou de grandes dimensions. Cependant, la précision des outils de localisation est fortement dépendante des méthodes d'analyse des signaux d'EA enregistrés. Cette dépendance constitue un verrou important qu'il est nécessaire de lever afin d'assurer le suivi spatial de la propagation de défauts le plus fiable possible. Cette thèse propose des algorithmes adaptatifs à base d'une technique de filtrage non linéaires pour la localisation et le suivi de source d'émission acoustique. L'algorithme d'estimation se compose de deux étapes principales. La première étape permet de mesurer le temps d'arrivée (TOA) des ondes d'EA par une analyse temps-fréquence basée sur la transformée en ondelettes continue (CWT), tenant compte des erreurs systématiques dues à l'incertitude de Heisenberg. La deuxième étape utilise le filtre de Kalman étendu (EKF) ou le filtre de Kalman non parfumé (UKF) pour estimer itérativement et d'une façon séquentielle l'emplacement des sources d'EA et leurs vitesses de propagation, tout en fusionnant efficacement les données multi-capteurs. L'approche proposée a été testée : les résultats expérimentaux obtenus sur banc d'essai ont clairement mis en évidence l'apport de ces approches en termes de performances, de précision et de robustesse. Les essais menés en laboratoire sont : des ruptures de mine sur une plaque de cuivre, des essais de traction sur une plaque d'aluminium et des essais de flexion 3 points sur une éprouvette en béton. Voir les détails
Mots clés : Contrôle non destructif (CND), Emission acoustique (EA), Transformée en ondelette continue, filtrage non-linéaire, filtre de Kalman étendu (EKF), filtre de Kalman non parfumé (UKF), localisation d'EA, Suivi de propagation d'EA, probabilité
Elaboration et caractérisation des membranes céramiques composites
الهدف من هذا العمل هو تحضير ودراسة أغشية خزفية مركبة، قمنا كمرحلة أولى بتحضير مساند خزفية انطالقا من مادة الدياتوميت مع تحسين خصائصها بإضافة نسب صغيرة من األلومينا (Al2O3 ،(حيث تحصلنا على خصائص جيدة للمساند بإضافة %10 وزنا من األلومينا فقط، حيث تحصلنا على مساند لها قطر فراغت يبلغ µm 66.7 ، ونسبة مسامات تبلغ %12.46 في مرحلة ثانية قمنا بتحضير أغشية خزفية انطالقا من مادتي الدياتوميت وأوكسيد الزركونيوم (ZrO2 ، (أغشية الدياتوميت هي أغشية بينية الهدف توضع بين المسند وأغشية أوكسيد الزركونيوم لكي تمنع من انسداد فرغات المسند بمادة أوكسيد الزركونيوم كما تهدف كذلك إلى تسوية سطح المسند ، تتمتع أغشية الدياتوميت بنفاذية جيدة بلغت 940l/h.m2 bar .وبسمك بلغ µm 8.67 ،تمكنا بعدها من وضع أغشية أوكسيد الزركونيوم عليها بلغت 460 l/h.m نفاذيتها 2bar .و بسمك بلغ µm 8.19 ،تم استغالل أغشية أوكسيد الزركونيوم في تصفية مياه وادي الكبير وإزالة اللون حيث اظهرت نتائج مشجعة. في مرحلة أخيرة قمنا بتحضير أغشية عضوية من مادة PDMS ،قمنا بوضعها فوق أغشية أوكسيد الزركونيوم، أظهرت االغشية العضوية التحاما جيدا وبسمك ال يتعدى µm 26. Voir les détails
Mots clés : مرشحات، مسامات، خزفية ، مركبة
Assemblage des Alliages Légers (Aluminium, Magnésium) par Faisceau de Haute Energie (TIG & Laser).
Le soudage des alliages légers aluminium et magnésium est un domaine de recherche en cours d’exploration de par la demande de plus en plus accrue d’allègement des structures dans les domaines aéronautique et automobile. Leur propriété physique de conductibilité thermique et chimique de formation d'oxyde, compliquent leur soudabilité opératoire dans un premier lieu et la soudabilité métallurgique de transformation de phases et de structures dans un second. C’est dans un contexte de compréhension et de maitrise technologique des procédés de soudage TIG et Laser Yb:YAG, que ce travail est initié et évaluer le comportement métallurgique et mécanique des jonctions. Pour cela, un protocole d'essais est élaboré pour s'assurer de la soudabilité opératoire mais aussi l'utilisation de techniques d'acquisition thermiques par implantation de thermocouples et par thermographie infrarouge, sont appliquées. Les caractérisations métallurgiques par diffraction des électrons radiodiffusésEBSD et Diffraction des rayons X (DRX) en plus de la microscopie optique et électroniques sont utilisées. Le comportement mécanique est évalué par des essais de dureté Vickers et de traction et par corrélation d’images Voir les détails
Mots clés : Procédé TIG, Procédé Laser Yb :YAG, Alliage de magnésium, Diffraction des électrons radiodiffusés EBSD, propriétés mécaniques
Contribution à la résolution des problèmes inverses dans la reconstruction des images 2D d’un objet par tomographie à rayons X
Dans les applications industrielles, spécialement le contrôle non destructif des matériaux par tomographie à rayons X, l’acquisition de données peut être contrainte par certaines géométries des objets étudiés qui sont diverses. Ceci empêche l’obtention des données complètes. Ces données peuvent être altérées par la présence de bruits, par la réduction du nombre d’acquisitions, par l’absence d’acquisition de projections dans une plage d’angles de rotation ou des défaillances de détecteurs. Ces facteurs et d’autres provoquent des artefacts qui affectent la qualité des images tomographiques reconstruites. Les techniques analytiques classiques qui sont largement utilisées sont limitées dans ces conditions. Notre travail consiste en le développement et l’utilisation des méthodes de reconstruction itératives régularisées et des techniques d’imagerie comme l’inpainting qui ont le potentiel de surmonter les limitations des méthodes analytiques classiques. La reconstruction tomographique à rayons X étant un problème inverse de nature mal posée, l'implémentation et le développement de techniques de reconstruction régularisées nécessitent une régularisation appropriée et des algorithmes d'optimisation efficaces pour la résolution de ce problème inverse. Le choix de l'algorithme de reconstruction joue un rôle important, en particulier dans le cas de données incomplètes. Actuellement, les techniques d'optimisation et de régularisation des problèmes inverses en imagerie médicale et industrielle attirent beaucoup d'attention. Ces méthodes sont divisées en deux catégories générales. La première catégorie est basée sur les méthodes analytiques. La seconde est basée sur une approche itérative algébrique. Dans les conditions de données bruitées, par rapport aux algorithmes analytiques, les méthodes itératives algébriques permettent d'améliorer la qualité de l'image, tout en nécessitabt un temps de calcul excessif. La théorie de l’échantillonnage compressée CS permet la reconstruction en utilisant un nombre réduit de mesures. Plusieurs algorithmes de la reconstruction d'image basés sur cette théorie proviennent de l’optimisation convexe et sont appelés méthodes proximales. Spécialement, l’optimisation des problèmes inverses avec la régularisation de variation totale (TV) a attiré l'attention dans le cas de traitement d’image et spécialement, en reconstruction. Elle permet de réduire les artefacts et d'améliorer la qualité des images à partir d’un nombre réduit de mesures. Parmi eux, il convient de mentionner la méthode de Chambole-Pock et la méthode de Douglas-Rachford qui résolvent la minimisation de la somme de deux ou plusieurs fonctions.Les limitations physiques à l'acquisition conduisent à des régions de données qui ne peuvent pas être mesurées. De plus, les reconstructions peuvent contenir des artefacts. Dans notre travail, notre stratégie consiste à réduire ces artefacts en récupérant les données manquantes par une technique d’inpainting avant la reconstruction. Des techniques proximales ont été développées. Ces techniques sont basées sur des algorithmes proximaux et appliquées dans le domaine du traitement d'images. Leurs efficacités ont été démontrées par des expériences de tomographie. Voir les détails
Mots clés : contrôle non destructif des matériaux par tomographie à rayons X
Commande Optimale de systèmes acoustiques :Design d’ondes ultrasonores pour la magnification de défauts en Contrôle non Destructif
La recherche de la commande, c’est-à-dire l’excitation optimale des systèmes acoustiques est un domaine relativement nouveau en acoustique puisque cette quête a commencéavec les travaux précurseurs de M. Fink sur le retournement temporel vers le début desannées 90 et les travaux de V. Gibiat sur l’énergie topologique vers le milieu des années 2000. Finalement, dix ans après, les travaux de J.M. Girault et S. Ménigot sur lacommande optimale en imagerie ultrasonore médicale ont donné un nouvel élan à cettethématique, en montrant que l’émission d’ondes acoustiques "intelligentes" pouvait apporter beaucoup dans l’analyse et la compréhension des systèmes dynamiques linéairesmais aussi non linéaires.L’objectif principal de cette thèse est d’étendre le champ d’application de la commande optimale (CO) au domaine du contrôle non destructif non linéaire (CND- NL) parultrasons et de proposer de nouveaux concepts et approches de la commande optimale. Lamise en œuvre de cette méthode nécessite le choix de trois éléments qui sont : la fonctionde coût à optimiser, le paramètre d’optimisation et l’algorithme d’optimisation. Ce choixdoit être appuyé par des études préliminaires qui permettent l’obtention de résultats significatifs. Pour ce faire, une investigation dans le domaine du CND-NL a été effectuéeafin de trouver une application pertinente de la CO. La commande optimale d’un systèmeacoustique revient à trouver automatiquement le/les réglage(s) optimal(aux) du systèmequi maximise/minimise un critère donné à sa sortie, sans aucune connaissance a prioridu système, la seule donnée nécessaire étant le signal de sortie.Deux approches de la commande optimale ont été abordées dans cette thèse. Nousavons considéré la fréquence de l’excitation puis la forme d’onde de l’excitation commeparamètre d’optimisation. Des méthodes d’optimisation heuristiques et méta-heuristiquesont été utilisées. Une étude numérique a permis d’étudier la faisabilité de la combinaisonde la CO à la méthode de CND-NL sélectionnée. Parmi ces méthodes, notre choix a portésur la Spectroscopie non linéaire par modulation d’ondes (Nonlinear Wave ModulationSpectroscopy ou NWMS et Vibro- Acoustic Modulation ou VAM). Ces méthodes ontl’avantage d’être relativement rapide à mettre en œuvre et de fournir un diagnostic dumatériau en un temps assez court.Une simulation de la propagation unidimensionnelle d’ondes élastiques dans un milieu solide a été effectuée. La propagation dans le milieu est simulée par un système composéde chaines masse-ressort avec amortissement. Cette simulation a permis une étude paramétrique de l’influence de certains paramètres, tels que l’amplitude de la non linéaritéquadratique, l’étendue de l’endommagement et sa localisation dans le matériau sur leslobes d’intermodulation. Il a été démontré que l’amplitude des lobes d’intermodulationest sensible à de tels paramètres et que l’augmentation et la génération de ces dernierspeuvent être utilisées comme un bon indicateur de la présence et de l’accroissement del’endommagement dans le matériau. Nous avons également mis en évidence le fait quele bon choix des fréquences de travail (sonde et pompe) dépend du matériau examiné etpermet de maximiser les effets de modulation non linéaires.Une étude expérimentale portant sur la combinaison de la commande optimale à laméthode VAM dans un milieu multi-diffuseur est présentée. Le but est, donc, de trouverautomatiquement la meilleure fréquence pompe permettant de maximiser la modulationnon linéaire se produisant entre les signaux pompe et sonde. La méthode proposée ne nécessite aucune analyse modale préalable et permet d’éviter les zones aveugles de détectionpour lesquelles le défaut est localisé à un nœud de vibration de l’onde.Ce nouveau paradigme de la commande optimale dans le domaine du CND-NL nousparait très prometteur. En effet, diverses applications peuvent être envisagées pour l’amélioration des méthodes existantes pour la détection et la localisation de défauts non linéaires dans les solides. Voir les détails
Mots clés : commande optimale, Acoustique non linéaire, Méthodes NEWS, Optimisation, Algorithme génétique, Algorithme Descente de gradient, VAM
Structural, Magnetic, Dielectric and Piezoelectric Properties of Multiferroic PbTi1−xFexO3−δ Ceramics
PbTi1−xFexO3−δ (x = 0, 0.3, 0.5, and 0.7) ceramics were prepared using the classical solid-state reaction method. The investigated system presented properties that were derived from composition, microstructure, and oxygen deficiency. The phase investigations indicated that all of the samples were well crystallized, and the formation of a cubic structure with small traces of impurities was promoted, in addition to a tetragonal structure, as Fe3+ concentration increased. The scanning electron microscopy (SEM) images for PbTi1−xFexO3−δ ceramics revealed microstructures that were inhomogeneous with an intergranular porosity. The dielectric permittivity increased systematically with Fe3+ concentration, increasing up to x = 0.7. A complex impedance analysis revealed the presence of multiple semicircles in the spectra, demonstrating a local electrical inhomogeneity due the different microstructures and amounts of oxygen vacancies distributed within the sample. The increase of the substitution with Fe3+ ions onto Ti4+ sites led to the improvement of the magnetic properties due to the gradual increase in the interactions between Fe3+ ions, which were mediated by the presence of oxygen vacancies. The PbTi1−xFexO3−δ became a multifunctional system with reasonable dielectric, piezoelectric, and magnetic characteristics, making it suitable for application in magnetoelectric devices. Voir les détails
Mots clés : dielectric response, Fe-doped PbTiO3, Magnetic Properties, multiferroic ceramics, piezo- electric properties
Slug length and frequency upstream a sudden expansion in gas– liquid intermittent flow
The purpose of this work is to analyze the influence of a sudden expansion on the upstream behavior of the horizontal gas–liquid slug flow. Measurements were made on a 40 mm ID pipe with and without a sudden enlargement of aspect ratio σ = 0.444. The experiments were carried out with two-phase air–water mixture. The slug lengths and frequencies were measured using a non-intrusive video technique. Upstream the sudden enlargement, it was observed that the mixture velocity has no influence on slug length. The variation of slug frequency is found proportional to the liquid superficial velocity for the two cases within this study. It was also observed that the behavior of the slug length and frequency was affected by the presence of the sudden enlargement. The comparison of the results obtained with various empirical correlations available in the literature showed that the latter are not worthwhile in the case where singularity is installed. Voir les détails
Mots clés : slug flow, sudden expansion, slug length, slug frequency
Heat Transfer Mode and Effect of Fluid Flow on the Morphology of the Weld Pool
In this work, the heat transfer by conduction and convection mode, effect of the fluid flow on the morphology of the weld pool and the welding properties are investigated during Tungsten Inert Gas (TIG) process. In the first part, a computation code under Fortran was elaborated to solve the equations resulting from the finite difference discretization of the heat equation, taking into account the liquid-solid phase change with the associated boundary conditions. In order to calculate the velocity field during welding, the Navier-Stokes equations in the melt zone were simplified and solved considering their stream-vorticity formulation. A mathematical model was developed to study the effect of the melted liquid movement on the weld pool. The evolution of the fraction volume of the liquid and the thermal fields promoted the determination of the molten zone (MZ) and the Heat Affected Zone (HAT) dimensions, which seems to be in good agreement with literature. Voir les détails
Mots clés : Thermal and flow modeling, TIG welding, Heat affected zone, molten zone