Rachid BENNACER

Curriculum vitae
R. Bennacer
(ANNEE 2005)
Bifurcation Poiseuille-Rayleigh-Bénard avec effet Soret
RAPPORT D’ACTIVITES PEDAGOGIQUES,
ADMINISTRATIVES ET DE RECHERCHE
Rachid BENNACER
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1 0.75 0.5 0.25 0 0.250.50.75 1
Rouleau de Marongoni
dans un micro-Calloduc
Qualité d’air Intérieure :
Thermo aéraulique d’un local
i
Curriculum vitae
R. Bennacer
Sommaire
I. CURRICULUM VITAE ___________________________________________________________________________ 2
I.1.
Renseignements Personnels __________________________________________________________________ 2
I.2
Titres Universitaires________________________________________________________________________ 2
I.3
Carrière Universitaire ______________________________________________________________________ 2
II. ACTIVITES PEDAGOGIQUES ET ADMINISTRATIVES ______________________________________________ 4
II.1 Activités pédagogiques______________________________________________________________________ 4
II.1.1
1993/1994 A T E R à l’Université de Paris-Sud _______________________________________________ 4
II.1.2
1994/2005 Maître de Conférences à l’Université de Cergy-Pontoise _______________________________ 4
II.2 Encadrement pédagogique __________________________________________________________________ 6
II.2.1
Projet d’étudiant ________________________________________________________________________ 6
II.2.2
Encadrement de vacataire et d’A.T.E.R. _____________________________________________________ 6
II. 3 - Création de Nouvelles Formations à l'UCP ______________________________________________________ 6
II.3.1
Maîtrise des Sciences de l’Environnement, milieux urbains et industriels ___________________________ 6
II.3.2
DESS Déchets solides et ecoconception _____________________________________________________ 6
II.3.2
Maîtrise G.C.__________________________________________________________________________ 6
II.4 Activités Administratives____________________________________________________________________ 7
II.4.1
Au sein de l’Université de Cergy-Pontoise (conseils centraux) ____________________________________ 7
II.4.2
Au sein de mon département d’affectation____________________________________________________ 7
II.4.3
Administration pédagogique / Recherche ____________________________________________________ 7
II.4.3
Relations internationales _________________________________________________________________ 7
II.5
Conclusion________________________________________________________________________________ 8
III. ACTIVITE DE RECHERCHE (détail en annexe 4)___________________________________________________ 10
III.1
Transferts Doublement Diffusifs___________________________________________________________ 11
III.1.1
Géometrie cartesienne (Anisotropie thermique et hydraulique) __________________________________ 11
III.1.2
Géométrie Cylindrique _________________________________________________________________ 11
III.1.3
Analyse en Régime Transitoire ___________________________________________________________ 11
III.1.4
Configuration tridimensionnelle___________________________________________________________ 12
III.2
Réorientation vers l'environnement ________________________________________________________ 12
II.2.1
Étang Solaire _________________________________________________________________________ 12
II.2.2
Capteur (Géométrie ouverte)_____________________________________________________________ 13
II.2.3
Stockage d’énergie ____________________________________________________________________ 14
III. 3
Matériaux_____________________________________________________________________________ 14
III.3.1
Changement de phase en micro-gravité « floating zone »_______________________________________ 14
III.3.2
Élaboration de matériaux en Configuration de Bridgman _______________________________________ 14
III.3.3
Matériaux de référence bi et/ou multi-composants (points eutectiques) ____________________________ 15
III.4. Encadrement de travaux de recherche _________________________________________________________ 15
III.4.1
Diplôme d’Études Approfondies (DEA) ____________________________________________________ 15
III.4.2
Doctorat (détail en Annexe 2 et 3) _________________________________________________________ 15
III.4.3
Autres _______________________________________________________________________________ 16
III.5
Conclusion_____________________________________________________________________________ 16
IV. PUBLICATION ET RECONNAISSANCE SCIENTIFIQUES __________________________________________ 18
IV.1
Récapitulatif des Publications (liste voir annexe 1)____________________________________________ 18
IV.2
Reconnaissance scientifique ______________________________________________________________ 18
IV.2.1 Membre du Comité Scientifique ou d'organisation de Congrès ___________________________________ 18
IV.2.2 Référé pour des revues internationales______________________________________________________ 19
IV.2.3 Membre du comité scientifique ___________________________________________________________ 19
IV.2.4 Professeur invité_______________________________________________________________________ 19
i
Curriculum vitae
IV.2.5
IV.2.6
IV.2.7
R. Bennacer
Session sur congrès ____________________________________________________________________ 19
Jury de Doctorat et encadrement __________________________________________________________ 19
Recommandation ______________________________________________________________________ 20
V. COLLABORATIONS NATIONALES, INTERNATIONALES ET CONTRATS _____________________________ 22
V.1
Les Activités Nationales et Internationales ____________________________________________________ 22
V.1.1
Collaboration Nationale _________________________________________________________________ 22
V.1.2
Collaborations Internationales ____________________________________________________________ 22
V.2.
Contrats de Recherche et supports financiers ________________________________________________ 22
VI. CONCLUSION GENERALE et PROJET ___________________________________________________________ 23
Liste des Annexes _________________________________________________________________________________ 24
Annexe 1 : Liste des Publications ____________________________________________________________________ 25
I.
Thèses_______________________________________________________________________________ 25
II.
Contributions à ouvrages ________________________________________________________________ 25
III.
Revues International____________________________________________________________________ 25
IV.
Revues nationales / Régionales ___________________________________________________________ 27
V.
Communications ______________________________________________________________________ 27
VI.
Rapport______________________________________________________________________________ 32
Annexe 2 : Descriptif des Thèses Soutenues ____________________________________________________________ 33
Annexe 3 : Descriptif des Thèses en cours ______________________________________________________________ 37
Annexe 3 : Descriptif des Thèses en cours ______________________________________________________________ 37
Annexe 4 : Presentation des Activites De Recherche______________________________________________________ 40
1
Introduction _______________________________________________________________________________ 40
2
Travailsur la période (1990/1994) ______________________________________________________________ 41
3
Travail de recherche (période 1994-2005) au sein de l’Univ. Cergy-Pontoise __________________________ 43
3.1
Transferts Doublement Diffusifs__________________________________________________________ 43
3.2
Réorientation vers l'environnement ________________________________________________________ 48
3.3
Autres thèmes_________________________________________________________________________ 58
ii
Curriculum vitae
R. Bennacer
L’objectif de l'acquisition et la maîtrise du
savoir ne doit pas être un outil de
pouvoir mais plutôt être celui du
devoir envers autrui et inciter à
vouloir (au moins) essayer de faire
avancer l'Homme au delà de ces
limites
R.B.
Dans un premier temps et après un bref rappel de mon
curriculum vitae, je présente mes activités pédagogiques et
administratives.
Dans un deuxième temps, une description synthétique de mes
activités de recherche dans le domaine des phénomènes de
transferts d’une manière générale sera présentée.
Les annexes figurant en fin de rapport donnent des
indications plus précises sur les différents aspects mentionnés dans
la partie principale du rapport.
iii
Curriculum vitae
R. Bennacer
I
Curriculum Vitae
iv
Curriculum vitae
R. Bennacer
I. CURRICULUM VITAE
I.1.
Renseignements Personnels
Nom, prénom
Date de naissance
Nationalité
Grade actuel
: BENNACER Rachid
: 38 ans
: Française
: Maître de Conférences 1ère classe (6ème échelon dans la nouvelle grille) à
l’Université de Cergy-Pontoise, I.U.P.-G.C.I.
Adresse personnelle
: 99bis rue Charles de Gaulle, 91440 Bures sur Yvette France
01 69 29 90 53/06 69 11 08 19.
Adresse professionnelle : Dpt. Génie Civil et Infrastructures, 5 Mail Gay Lussac
Neuville sur Oise 95031 Cedex
Tél. : 01. 34. 25. 69. 09 Fax. : 01. 34. 25. 69. 41
Courriel
: [email protected]
Situation familiale
: Marié, trois enfants (10, 7 et 1 ans)
I.2
Titres Universitaires
Qualifié aux fonction de Professeur des universités (60 et 62ème section) de 2002-2005
Janv. 2002
Habilitation à diriger des recherches de l'Université de Cergy-Pontoise (en
Mécanique-Energétique), laboratoire d'accueil : LEEVAM.
Sujet : Contribution à l'étude des phénomènes de transferts en milieu poreux et fluide.
date de soutenance : 04 Janvier 2002.
Composition du jury :
Rapporteurs: M. LACROIX (Professeur université de Sherbrooke, Canada), R. MARTIN
(Professeur Université de Marseille) et J. B. SAULNIER (Professeur Université de
Poitiers)
Examinateurs : A. NEVEU (Professeur Université d'Evry), J. SICARD (Professeur ENS de Cachan),
R. DUVAL (Professeur Université de Cergy-Pontoise) et H. BEJI (H.D.R. Université de
Cergy-Pontoise)
1990-1993
1989-1990
1984-1989
I.3
Doctorat de l’Université Pierre et Marie Curie en Mécanique-Energétique, soutenue
le 24 novembre 1993, mention très honorable. Lab. d’accueil : FAST (URA 871,
Orsay).
Diplôme d’Etudes Approfondies (D.E.A) de Physique des Fluides et des Transferts
de l’Ecole Centrale de Paris.
Diplôme d’Ingénieur d’état en Génie Mécanique et Énergétique de l’École
Nationale Polytechnique d’Alger.
Carrière Universitaire
1993-1994
1994-1999
Janvier 1999
A.T.E.R (Attaché Temporaire d’Enseignement et de Recherche) au département de
Physique de l’Université de Paris-Sud (Paris XI).
Maître de Conférences 2ème classe à l’Université de Cergy-Pontoise, I.U.P. de
Génie Civil et Infrastructures, titularisation au premier septembre 1995.
Maître de Conférences 1ème classe (4ème échelon dans la nouvelle grille) à
l’Université de Cergy-Pontoise, I.U.P. de Génie Civil et Infrastructures.
2
Curriculum vitae
R. Bennacer
II
Activités pédagogiques et
Administratives
3
Curriculum vitae
R. Bennacer
II. ACTIVITES PEDAGOGIQUES ET ADMINISTRATIVES
II.1 Activités pédagogiques
Je récapitule ci-dessous l’ensemble des enseignements que j'ai eu a assuré et pour plus de clarté ils sont
détaillés dans la seconde partie.
Liste des enseignements
• Transferts Thermiques,
• Thermodynamique,
• Mécanique des fluides,
• Milieux Poreux
• Thermique du bâtiment,
• Thermique des équipements,
• Combustion,
• Les incinérateurs,
• Résistance des matériaux,
• Modélisation et méthodes
numériques.
• Initiation à la recherche : EnergieGéopolitique,
• Informatique : Scientifique et
appliqué (Algorithmique, Visual
Basic, Langage C et Logiciel de
calcul),
• Cinématique-Dynamique,
• Electricité.
Diplômes
o DEUG1, MO,
o DEUG2, GC,
o Licence L3 SPI
o Licence Pro GC
o Maitrise M1-IUPGC
o Maitrise M2-IUPGC
o Maitrise aménagée GC
o Maitrise environnement (M1)
o DESS, Déchet Solide et
environnement (M2)
o DESS, Calcul Scient. Modélisation,
Ingen. (M2)
o DEA Toulouse (séminaires)
o Ingéniorat, Mines Douai
II.1.1 1993/1994 A T E R à l’Université de Paris-Sud
J’ai été recruté en septembre 1993 à l’Université de Paris-Sud en qualité d’Attaché Temporaire
d’Enseignement et de Recherche (A.T.E.R) au département de Physique. J’ai assuré un enseignement
général sous forme de cours intégrés, de travaux dirigés et de travaux pratiques de physique. Cet
enseignement était destiné aux étudiants de DEUG A et B. Les matières assurées étaient en
l’occurrence, l’optique, la cinématique, la dynamique et l’électricité (courant continu et alternatif).
II.1.2 1994/2005 Maître de Conférences à l’Université de Cergy-Pontoise
J’ai été recruté en 1994 à l’Université de Cergy-Pontoise en qualité de Maître de Conférences
(section 60/62ème) au sein de l’I.U.P. de Génie Civil et Infrastructures (G.C.I.). La titularité m’a été
accordée l’année suivante. J’ai été promu en 1ère classe du corps des enseignants maîtres de conférences
le 1er janvier 1999. J’ai assuré différents enseignements au sein du département IUP-GCI et dans
d’autres départements de l’UFR Sciences et Techniques.
A) Enseignement au sein du Département IUP-CGI
J’enseigne en première, deuxième et troisième années où j’assure une part importante des
enseignements surtout dans les domaines de l’énergétique et de l’informatique. Cet enseignement inclut
des cours magistraux, des travaux dirigés et des travaux pratiques.
4
Curriculum vitae
R. Bennacer
Par suite d’un fort sous-encadrement au démarrage de l’IUP-GCI et par nécessité pour le bon
fonctionnement du service, nous étions dans l’obligation d’assurer des volumes d’enseignement très
importants. L’ensemble de mon enseignement effectué au sein de l’IUP-GCI comporte deux principales
parties :
i)
Transferts Thermiques/Thermique du bâtiment/Thermique des équipements
• Enseignement scientifique : j’ai assuré un enseignement général sur les modes de transferts :
conduction, convection et rayonnement, ainsi que le transfert d’humidité (condensation dans les
parois, diagramme de l’air etc.). Cet enseignement inclut des cours et Travaux Dirigés de Transfert
Thermique ainsi que des Travaux Pratiques de Transfert Thermique. Sur un aspect appliqué,
j’enseigne la thermique des équipements dont l’objectif est la compréhension, le dimensionnement et
le choix judicieux des équipements techniques et des réseaux aérauliques.
• Enseignement technologique : J’ai assuré un enseignement spécialisé portant sur la réglementation
thermique du bâtiment et les fondements théoriques suivi par des applications sous forme de TD et de
mini-projets.
ii)
Informatique
J’ai assuré des cours et des Travaux Dirigés d’Informatique (Générale, Algorithmique et langage de
programmation VBA, C).
iii)
Thermodynamique et Résistance des Matériaux
Parallèlement à l’enseignement de transfert et d’informatique, j’ai assuré les travaux pratiques de
Résistance des Matériaux et des enseignements de Thermodynamique de 1994 à 1997.
iv)
Mécanique des fluides et Milieux Poreux
Dans le cadre de l’enseignement scientifique, j’assure l’enseignement de la mécanique des
fluides (en M1) et les phénomènes de couplages en milieux poreux (en M2).
B) Enseignement dans l’UFR Sciences et Techniques de l’UCP.
•
•
•
•
•
•
•
J’ai assuré des travaux dirigés et des travaux pratiques dans le module d’orientation du DEUG (UCP,
UFR-ST) en 1995-1997.
J’ai participé à l’élaboration du programme du module d’enseignement de la physique-environnement
de la maîtrise des sciences de l’environnement en milieu urbain et industriel. J’enseigne la partie
combustion et son impact sur l’environnement.
Je suis responsable et coordonne les intervenants dans le modules UE6-M2 ‘Industries de traitement et
de valorisation des déchets, procédés énergétiques, techniques de tri, valorisation (CM15, TP15), du
DESS-DSE déchets solides et éco-conceptions créée l’année universitaire 2001.
J’ai également enseigné la réglementation et l’incinération des déchets solides dans le DESS-DSE de
déchets solides et éco-conceptions.
J’ai assuré l’enseignement de l’Algorithmique et de la Programmation en 1ère et 2ème année de l’IUP
Génie électrique et Informatique Industriel (IUP-GII) de l’Université de Cergy-Pontoise (1997-1998).
Je fais partie de l’équipe pédagogique responsable de la nouvelle maîtrise Génie-Civil (MGC), créée en
2001. J’assure au sein de la MGC l’enseignement des transferts thermiques appliqués aux bâtiments.
Depuis 2003, j’enseigne la mécanique des fluides anisothermes au sein du DESS Calcul Scientifique,
Modélisation en ingénierie (sous formes de séminaires en complément d’intervenants industriel).
C) Autres enseignements
Par ailleurs, j’ai assuré d’autres cours qui sont :
• Janvier 1996 : l’enseignement d’un module "Modélisation et méthodes numériques" aux élèves de
dernière année de l’École des Mines de Douai.
• Décembre 1995 : j’ai fait des séminaires pour le DEA de "transfert de chaleur et de masse" au
Laboratoire de Mécanique et d’Informatique de l’Université Paul Sabatier à Toulouse.
5
Curriculum vitae
R. Bennacer
II.2 Encadrement pédagogique
II.2.1 Projet d’étudiant
Depuis mon recrutement en 1994 à l’IUP-GCI, j’ai proposé et assuré l’encadrement de plusieurs
projets de fin d’études de troisième année. Les sujets de ces projets sont variés. Ils changent constamment
d’une année à l’autre mais le thème central reste la problématique des phénomènes de transferts dans les
matériaux et dans le bâtiment en collaboration avec le monde professionnel.
J’assure les suivis, les corrections des rapports et j’assiste aux soutenances de ces projets (4 à 5 par an).
J’assure aussi la correction d’une partie des rapports de stages professionnels des étudiants de
troisième année et je fais partie du jury de soutenance des stages. En résumé, j’encadre en moyenne un
nombre de quatre étudiants par année en projets et en stages de fin d’études.
II.2.2 Encadrement de vacataire et d’A.T.E.R.
De même, j’ai encadré des vacataires ainsi que cinq Attachés Temporaires d’Enseignements et de
Recherches (ATER) recrutés par notre établissement : messieurs M. Benzadi (95/97), A. Tobbal (96/98), D.
Joly (97/98), R. Kara-ali (98/2000), T. Hammami (2001/2002), K. Choukairy (2003/2004), A. Bouvet
(2005). Ces derniers sont intervenus sur des séries de travaux pratiques dont je suis responsable.
II. 3 - Création de Nouvelles Formations à l'UCP
II.3.1
Maîtrise des Sciences de l’Environnement, milieux urbains et industriels
Par ailleurs, depuis 1997, j’ai participé à la réflexion sur la création d’une nouvelle filière au sein du
Pôle Sciences et Technologie baptisée "maîtrise des sciences de l’environnement milieux urbains et
industriels" à finalité professionnelle.
Le but de cette formation est de fournir aux étudiants un enseignement généraliste en environnement
leur permettant d’acquérir les bases de cette discipline en complément de leur formation initiale. Cette
formation est pluridisciplinaire. Elle réunit différents partenaires : chimistes, physiciens, biologistes,
géologues et spécialistes du Génie Civil et elle est complétée par des enseignements transversaux :
économie, droit, philosophie et histoire de l’environnement, sociologie appliquée à l’environnement,
géographie urbaine et modélisation.
Dans cette maîtrise "des sciences de l’environnement, milieux urbains et industriels créée pour l'année
universitaire 1999/2000", j’assure dans cette maîtrise l’enseignement des phénomènes de transferts et de la
combustion.
II.3.2
DESS Déchets solides et ecoconception
La création d’un DESS en environnement est le complément indispensable à la Maîtrise des Sciences de
l’Environnement. Pour l’intérêt des étudiants, une année de spécialisation professionnelle s’est imposée par
la création de ce DESS.
J’ai participé à la mise en place de ce DESS en collaboration avec une équipe pédagogique (messieurs R.
Duval, J. Vigneron, H. Beji et F. Malaval). Ce DESS baptisé "Déchets solides et eco-conception" est ouvert
depuis 2001. Je coordonne le module UE6 et j’ai assuré l’enseignement "Energie-Géopolitique et les
incinérateurs"
II.3.2
Maîtrise G.C.
En 2001, nous avions mis en place une maîtrise G.C. aménagée destinée à un public d’origine externe au
génie civil. Les étudiants de cette formation finalisé leur formation par le DESS G.C.
La restructuration de nos formations en LMD (rentrée 2005) nous a par ailleurs fortement mobilisé.
6
Curriculum vitae
R. Bennacer
II.4 Activités Administratives
II.4.1 Au sein de l’Université de Cergy-Pontoise (conseils centraux)
•
•
•
•
1995–1999 : Membre élu du conseil d’administration de l’Université de Cergy-Pontoise.
1995–1999 : Membre du conseil d’orientation de l’université de Cergy-Pontoise.
1995–1999 : Membre de la section disciplinaire à l’égard des enseignants.
1995–1999 : Membre de la commission permanente de la modernisation et des moyens.
•
•
•
•
•
Commissions de spécialistes
2001
Membre de la commission de spécialistes : Section 62-UCP.
1999–2001 : Membre nommé de la commission de spécialistes : Section 11-UCP.
1997–2001 : Membre nommé de la commission de spécialistes : Section 61-UCP,
1997–2001 : Membre élu de la commission de spécialistes : Section 60/62-UCP,
1996–1997 : Membre nommé de la commission de spécialistes : Section 61/63-UCP
II.4.2 Au sein de mon département d’affectation
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1994–2002 : Membre du conseil de l’IUP.
1994–2002 : Membre du conseil de perfectionnement de l’IUP.
1994–1998 : Participation à la direction d’études de l’IUP-GCI (collecte des notes, calcul des
moyennes, réparations des relevés de notes (IUP-GC).
1994–1998 : Préparations des jurys de DEUG, de licence, de maîtrise et d’ingénieur maître
(IUP-GCI).
Réalisation à l’IUP et au sein du Laboratoire (LMSC jusqu’à 2001)
Création et mise en place d’un centre de calcul au sein du laboratoire LMSC et au sein de
l’IUP-GCI.
Etude et installation d’un réseau informatique enseignement/recherche IUP-GC (Neuville I)
avec 18 postes de travail et connexions Internet.
Etude et installation des réseaux locaux (LAN) dans les salles d’enseignement d’informatique
(30 postes de travail et des imprimantes réseaux)
Responsable de la gestion :
1994–1999 : Centre Informatique du laboratoire (Station SPARC10, 5 terminaux X et 3 postes
de travail),
1994–1999 : Centre Informatique de l’IUP-GCI - (Station DEC Alpha600, terminaux X,
imprimantes réseaux),
1994–1999 : Réseau Informatique enseignement/recherche IUP-GCI.
II.4.3 Administration pédagogique / Recherche
Je suis responsable (depuis 1993) et coordonne les intervenants dans le modules UE6 ‘Industries de
traitement et de valorisation des déchets, procédés énergétiques, techniques de tri, valorisation (CM15,
TP15), du DESS-DSE déchets solides et éco-conceptions créée l’année universitaire 2001
J’assure la direction du LEEVAM (3 chercheurs permanents, 2 associés et 5 doctorants) depuis
2003. Par faute de personnel technique, j’assure également la gestion du parc informatique.
II.4.3 Relations internationales
•
•
•
Canada (Ecole Polytechnique de Montréal et Université de Calgary)
Australie (université New South Walles, Sydney)
Grande Bretagne (Université Edinburgh, Ecosse)
7
Curriculum vitae
•
R. Bennacer
Afrique du nord, dans le cadre des programmes Nord-Sud
II.5 Conclusion
J’ai fait partie de la première vague des enseignants lors du démarrage
de l'université de Cergy-Pontoise (née en 1991). Au cours de ces onze
dernières années, j’ai élaboré, assuré ou participé à divers types
d’enseignement généraux et spécialisés, avec une charge de service importante
justifiée par le sous encadrement de la filière IUP en enseignants-chercheurs.
J’ai participé à la mise en place des structures de l’Université nouvelle,
dans mon département d’affectation, IUP-GCI et en particulier dans le domaine
de l'environnement. J'ai assuré des charges administratives importantes sur
certaine période.
Je continue à participer activement à la vie de l’université. J’ai acquis
une expérience pédagogique et administrative certaine.
Ma forte implication en matière d’enseignement et mes nombreuses
charges administratives ne m’ont pas empêché de développer un programme de
recherche interdisciplinaire. Ce dernier a pour thème central les transferts de
chaleur et de masse. Une réorientation vers les énergies renouvelables a été
amorcée à partir de l’année 1998. Un résumé est présenté dans la section
suivante
8
Curriculum vitae
R. Bennacer
III
Activité de recherche
J’ai bénéficié d’une prime d’encadrement doctorale de 1999 à 2003 et elle a
été reconduite pour la période 2004-2007. Par ailleurs le CNU m’a accordé un
congé de recherche de conversion thématique CRCT d’un semestre (sept.
2003-fevr. 2004).
En parallèle à mon activité d’enseignement et de recherche, j’assure la direction de
l’équipe LEEVAM depuis 2003.
J’ai été qualifié aux fonction de Professeur des universités
(60 et 62ème section) sur la période 2002-2005.
9
Curriculum vitae
R. Bennacer
III. ACTIVITE DE RECHERCHE (détail en annexe 4)
La mise en place du thème de recherche "phénomènes de transfert" avec un volet important en
modélisation ne s’est pas fait sans difficultés. Ces difficultés relevaient d’une part de ma forte implication
pédagogique, et d’autre part de mon l’isolement thématique car la majorité des enseignants-chercheurs du
LMSC exercent leurs activités de recherche dans le domaine de l’expérimentation sur les matériaux béton.
À partir de 1998, j’ai décidé de réduire progressivement mon volume horaire d’enseignement et me
consacrer d’avantage à l’activité de recherche. Je bénéficie depuis 1999 (reconduite en 2003) d’une prime
d’encadrement doctoral.
Le thème de Recherche sur les phénomènes de transfert de chaleur et de masse a été crée au laboratoire
Matériaux et Sciences des Constructions au sein de l'Université de Cergy-Pontoise en 1997.
Depuis 1997, l'Université de Cergy-Pontoise a mis en place une politique du développement des Sciences de
l'environnement. La création progressive de plusieurs filières d'enseignement (DU gestion des services
urbains, maîtrise des sciences de l'environnement, DESS relations publiques de l'environnement, DESS
déchets solides et éco-conception) doit s'accompagner d'un développement parallèle de la recherche dans ce
secteur. Une équipe de recherche intitulée -Laboratoire Energétique, Environnement, Valorisation,
Matériaux (LEEVAM)- a obtenue la reconnaissance locale et inscrite dans le plan quadriennal (2002-2005).
Un regroupement (association) avec l’équipe LEEE (Paris 10) s’est opéré en 2003 et a donné lieu au
LEEE/LEEVAM (EA 387). Cette équipe est reconduite dans le cadre des plans quadriennaux des deux
établissements de tutelles (Paris 10 : 2005-2008 et UCP 2006-2009).
Nous avons orienté nos recherches dans le domaine "environnement, énergétique valorisation, matériaux.
Cette recherche constitue en fait un prolongement et une nouvelle impulsion de nos travaux passés. Durant
cette période plusieurs sujets ont été abordés et ont donné lieu à des coopérations avec d'autres universités
nationales et internationales ainsi qu'à des co-encadrements de chercheurs.
Les applications sont tellement diverses et variées qu’il est préférable de ne pas en faire une liste exhaustive.
Nos travaux de recherche s’articulent en particulier autour de trois volets principaux avec une dominance
modélisation et résolution numérique :
Le premier volet concerne l’Environnement qui est un concept très large pour lequel une approche de type
énergétique a été envisagée. On s’intéresse en particulier à des problèmes de transfert de polluants (espèces
ou particules) dans l’eau, air et sol.
Le second volet concerne les Energies renouvelables : les travaux effectués jusqu’à présent ont porté sur la
production et l’exploitation de l’énergie solaire (capteur actif ou passif, stockage d’énergie etc…).
Le troisième volet Matériaux (en fort développement) : l'objectif visé concerne tous les aspects permettant
d'effectuer des économies d'énergie au niveau des procédés ou dans le cadre de la mise au point de nouveaux
produits.
L’approche des différents problèmes vise une démarche systémique de maîtrise, amélioration et optimisation
en s’inspirant des travaux les plus récents en matière de connaissances et de techniques d’investigation dans
ces domaines.
10
Curriculum vitae
R. Bennacer
III.1 Transferts Doublement Diffusifs
Les travaux de recherche réalisés jusqu’à présent sur les phénomènes thermoconvectifs en milieu
anisotrope sont insuffisants pour représenter la réalité physique. En d’autres termes, les perméabilités
observées dans toutes les directions différentes les unes des autres. Néanmoins, en complément à cette
disposition faisant état de l’anisotropie en perméabilité du milieu poreux, le problème de l’inhomogénéité du
milieu poreux reste toujours posé. Autrement dit, la variation de chacune de ces perméabilités en fonction de
la variable spatiale est considérée dans la direction d’intérêt ou de l’écoulement. Donc, l’anisotropie et
l’inhomogénéité sont les deux situations qui reflètent la réalité physique dont dépend le mouvement des
fluides à travers la matrice solide.
J’ai élargi ensuite ce travail à d’autres configurations d’intérêt pratique (configuration cylindrique,
multicouches etc.). Dans beaucoup de situations, notamment dans l’industrie, il est primordial de connaître
les transferts de chaleur et de masse ainsi que le temps nécessaire pour atteindre le régime permanent. Ceci
m’a incité à entamer l’étude du régime transitoire.
Ce travail a comporté quatre parties :
1. Étude des transferts de chaleur et de masse (double diffusion) dans un milieu poreux anisotrope, et
une cavité poreuse multicouche,
2. Étude des transferts de chaleur et de masse dans un milieu poreux confiné dans une cavité
cylindrique,
3. Étude des transferts de chaleur et de masse en régime transitoire dans un milieu poreux.
4. Configuration complexe et tridimensionnelle
III.1.1 Géometrie cartesienne (Anisotropie thermique et hydraulique)
Nous avons examiné, l’influence de l’anisotropie sur les transferts thermique et massique. Nous
avons prédit analytiquement (analyse d’échelle) l’évolution du transfert de chaleur et de masse avec
l’anisotropie thermique et hydraulique. Une extension de ce travail à un domaine multicouche globalement
hétérogène (plusieurs couches poreuses et une couche intermédiaire fluide) a été menée.
Ce travail a donné lieu à la thèse de A. Tobbal ainsi que trois publications dans des revues
internationales ainsi qu'à plusieurs communications dans des congrès internationaux.
III.1.2 Géométrie Cylindrique
Le thème de ce paragraphe concerne l’étude de la convection thermosolutale dans un milieu poreux
confiné dans une cavité cylindrique. Ce type de cavité se rencontre dans les parois des tours, les colis de
confinement de déchets radioactifs, les isolations de tuyauterie et certaines configurations cylindriques du
génie des procédés
Nous avons analysé l’effet de la courbure sur les transferts ainsi que la complication de la
restructuration des écoulements non symétriques dans de telles configurations. Pour certaines conditions
d’essais, nous avons trouvé la possibilité d’existence de plusieurs solutions. Ces solutions sont sensibles à
l’initialisation.
Le travail a donné lieu à la thèse de K.Choukairy et à cinq publications dans des revues
internationales ainsi qu'à plusieurs communications dans des congrès internationaux.
III.1.3 Analyse en Régime Transitoire
Nous avons étudié par la suite la convection thermosolutale en régime transitoire dans un milieu
poreux confiné dans une cavité. Nous nous sommes intéressés au cas où les forces de volume thermique et
solutale correspondraient à la situation de transition de la convection coopérante vers l’opposition. Pour ce
11
Curriculum vitae
R. Bennacer
type de régime oscillatoire, nous pouvons avoir des situations catastrophiques dans le fonctionnement de
dispositifs industriels. Ces régimes oscillatoires sont amortis pour certaines gammes de paramètres et
périodiques pour d’autres gammes. Les résultats de cette étude montrent l’existence de régimes oscillatoires
à une ou plusieurs fréquences pour lesquelles les transferts peuvent osciller avec des amplitudes non
négligeables.
III.1.4 Configuration tridimensionnelle
Nous avons analysé l’effet de la troisième dimension sur les transferts doublement diffusifs ainsi que la
répercussion sur les instationnarités observées.
Par ailleurs, les solutions tridimensionnelles de références étant inexistantes, la communauté
scientifique a tenté d’établir une référence de ces solutions. Nous avons participé à l’exercice de validation
(référence Benchmark) qui a été publié lors CHT01 à Cairns -Australie.
Les différentes équipes ayant participé à l’exercice de validation et l’établissement d’un Benchmark sont
respectivement :
• R. Bennacer, et al. (France)
• R. Mossad et al. (Australie)
• N. Solanki, et al. (USA)
• E. Krepper et al. (Allemagne)
• D. B. Carrington, et al. (USA)
• C. Xia, et al. (USA)
• S. Kenjeres, et al. (Pays-Bas)
• J. Pallares, et al. (Espagne)
Ce travail se poursuit dans le cadre de la thèse de H. Ben Hamed (Co-tutelle avec la tunisie) et s’oriente sur les
bifurcations Poiseuille-Rayleigh-Benard au travers d’un milieu poreux.
III.2 Réorientation vers l'environnement
Depuis cinq années, suite à la création d’une maîtrise des Sciences de l’Environnement au sein de
l’Université de Cergy, j’ai décidé de réorienter une partie de notre activité de recherche vers des énergies
renouvelables et l’optimisation des systèmes. Nous avons mené une étude concernant le stockage d’énergie
solaire dans des étangs situés dans des régions où l’ensoleillement est important comme la Tunisie et
d’essayer de développer un système d’exploitation fiable.
II.2.1
Étang Solaire
Le stockage de l’énergie par l’eau d’un étang est d’autant mieux exploitable que les mouvements
internes de celui-ci sont faibles. En effet le phénomène de stratification est généralement utilisé pour
augmenter aussi la température d’exploitation. Nous remarquons que l’équilibre de l’étang est déstabilisé par
des écoulements convectifs d’origine thermosolutale non encore maîtrisés.
A) Etude de la stabilité de la stratification dans un domaine poreux multicouche
Suite à une collaboration avec le professeur A. Belghith de la faculté des sciences de Tunis, j'ai
assuré l'encadrement en co-tutelle de la thèse de monsieur F. Oueslati. Le but recherché est l’étude de la
stabilité de la stratification dans un domaine multicouche.
B) Etude de la stabilité de la stratification en régime transitoire (fluide, C.L. 1ère espèce).
J'ai accueilli, pendant la période de 1998 à 2000, Mlle D. Akrour pour effectuer une partie de son
travail de recherche dans la continuité des travaux sur la stabilité des étangs solaires. Elle a examiné
l’exploration des régimes transitoires et a tenté de comprendre l’origine de tels phénomènes. Ces stages lui
ont permis de finaliser sa thèse.
12
Curriculum vitae
R. Bennacer
C) Etude de la stabilité de la stratification dans un domaine multicouche (C.L. 2ère espèce).
L’utilisation des conditions aux limites de deuxième espèce sont intéressantes d’un point de vue
analytique car elles permettent sous certaines conditions, de développer une approche analytique basée sur
les écoulements parallèles. L’approche analytique a permis de compléter l’approche numérique et de prévoir
des solutions d’écoulements critiques. Ces derniers ne sont pas directement accessibles par une résolution
numérique directe. Par contre les valeurs obtenues numériquement se rapprochent des valeurs sous critiques
de la branche de stabilité. Il existe également sous certaines conditions des branches de bifurcations
secondaires.
Dans la continuité de ces travaux de recherche, nous avons pris en compte l’effet croisé de Soret sur
les transferts et sur les valeurs de transition pour les différents régimes précédemment identifiés. A la suite
d’une collaboration entamée en 1998 avec le Professeur A.A. Mohamad de l’Université de Calgary, nous
nous sommes intéressés aux infiltrations d'hydrocarbures à proximité de puits de pétrole et les risques
d'incendies. Cette situation (d’un sol fortement perméable) avec un incendie localisé et lointain avec la prise
en compte de l'effet du vent présente des similarités avec les précédents sujets.
II.2.2
Capteur (Géométrie ouverte)
Dans cette partie, nous nous intéressons aux transferts de chaleur et de masse en régime
d’écoulement turbulent. Ce type d’écoulement améliore les échanges dans les capteurs solaires. Ce travail
rentre dans le cadre de la thèse de mademoiselle A. Ghellab (soutenance prévue en 2007) et de la précédente
thèse de monsieur T. Hammami.
Nous avons recherché des échelles universelles pour la modélisation de la turbulence. Le développement
d’un modèle simplifié et fiable de double couche a été fait.
La transition à la turbulence nécessite des hauteurs de canal importantes (de l’ordre de quatre
mètres). Pour réduire ces hauteurs tout en gardant une bonne efficacité, nous avons envisagé des parois
ondulées. Pour résoudre ce type de problème, nous avons effectué une transformation de coordonnées de
type Landau dans notre code de calcul.
L’objectif souhaité, comme signalé précédemment, est de réduire la dimension des capteurs. Pour
cela, nous avons commencé un travail expérimental depuis décembre 2002. Il s’agit d’analyser la transition
vers le régime turbulent et d’examiner le transfert de chaleur par le sillage d’un obstacle décollé de la paroi.
Le thème de recherche énergie et environnement constitue la complémentarité et la continuité des
mes activités de recherche. J’ai participé à l’encadrement de deux thèses. La première expérimentale
concerne l’effet de Soret et son utilisation pour une séparation des constituants. La seconde, traite de
l’amélioration de la qualité environnementale du bâtiment par intégration de composants solaires (bi-energie)
en collaboration avec l’Ecole des Mines. Le rendement des cellules PV est fonction de la température au
niveau de l’élément sensible. Afin de déterminer ces températures notre modèle de CFD a été couplé à un
modèle de rayonnement développé au CETHIL-Lyon (Christian Muresau).
Nous avons démarré des travaux de recherche concernant le développement de systèmes passifs et actifs
pour optimiser d'une part les systèmes et d'autre part pour améliorer le stockage d'énergie solaire par chaleur
sensible ou latente (thèse de A. Guellab et de H. Ben Hamed).
Cette l’étude de la qualité environnementale des bâtiments par l’intégration de composants solaires
(thermique et photovoltaïque) se fait simultanément en local et en global.
• Une étude locale a porté sur l’optimisation des performances du capteur solaire bi-énergie
(programme CNRS) Energie. Sur le plan théorique et numérique, cette amélioration consiste à
rechercher la transition à la turbulence afin de réduire les dimensions des capteurs et d’améliorer
leurs performances. Un nouveau modèle de turbulence dit "double couche universelle" plus précis a
été établi. Il permet d'améliorer considérablement la précision du calcul tout en réduisant la lourdeur
des opérations
• En parallèle une étude globale, où on ne considère plus les capteurs solaires comme composants
indépendants mais comme constituants du bâtiment. Il s'agit de compléter un ensemble de logiciels
déjà réalisés afin de prendre en compte des composants solaires, thermiques et photovoltaïques
(thèse GUIVARCH).
13
Curriculum vitae
II.2.3
R. Bennacer
Stockage d’énergie
A) Changement de phase dans un milieu poreux
Le sujet du changement de phase dans un milieu poreux a commencé sur l’Université de CergyPontoise dans le cadre de la thèse de monsieur M. Benzadi (1999) que j'ai en grande partie encadré. Le but
recherché est d’analyser des fronts de gel et/ou dégel de sols fortement perméables, d'une part et d'autre part
d'analyser le stockage d'énergie par chaleur latente. Je signale le développement d’une technique de suivi de
l’évolution d’une interface par une méthode non intrusive. Cette méthode d’instrumentation non intrusive est
basée sur les ultrasons pour suivre finement l’évolution spatio-temporelle de l’interface de changement de
phase sans perturber le milieu.
B) Stockage par les matériaux dopés en paraffine encapsulée
Dans le cadre du programme d’action de soutien à la formation et à la recherche de l’Agence Francophone
pour l’Enseignement Supérieur et la Recherche (Fond International de Coopération Universitaire), un projet dont le
contenu reposait sur le fait que l’augmentation d’inertie thermique des constructions a pour effet de réduire
considérablement l’effet de l’amplitude diurne des températures externes Pour réaliser cette inertie, nous avons
incorporé de la paraffine dans les matériaux de construction. Nous avons choisi la paraffine qui possède la particularité
de pouvoir changer de phase à température modérée et stocker ainsi une quantité importante d’énergie.
III. 3
Matériaux
Le développement de l’électronique, cellule P.V. ainsi que plusieurs autres domaines (mécanique) a fait augmenter la
demande de produits soit à haute pureté ou à teneur contrôlée avec haute précision.
De fait l’optimisation et le contrôle de procédés sont devenus stratégiques. La complication des phénomènes fortement
couplés avec des multi-échelles a la fois spatialement et temporellement a fait de ce champ de recherches un sujet
d’actualité et de défit permanent.
Dans le souci d'acquérir ce complément de savoir-faire, je me suis intéressé aux problèmes de changement de phase lors
de solidification de substance multi-composante. Notre action sur ce thème s’est diversifiée à partir de 1998 et nous
avons développé une expertise et une reconnaissance internationale.
III.3.1 Changement de phase en micro-gravité « floating zone »
L’élaboration des matériaux purs pour la micro-électronique est affectée par les mouvements de convection qui sont
responsables de la bonne ou de la mauvaise qualité du produit final. Afin de réduire l’effet de cette convection, les
scientifiques ont pensé constituer un environnement de micro-gravité où les forces volumiques joueraient un rôle
secondaire. De plus, pour réduire la pollution du produit crée par le contact de ce dernier avec le récipient, le procédé de
zone flottante "floating zone" a été expérimenté. Ce procédé consiste à maintenir la zone fondue par la simple tension
superficielle. De même nous avons également analysé le couplage conductif dans la phase solide avec le domaine
liquide. La modélisation tridimensionnel et en régime transitoire de ce problème est en cours (collaboration avec D.
Achoubir, enseignante-chercheuse au Maroc) afin de compléter et d’expliquer les instabilités observées
expérimentalement. Le modèle classique bidimensionnel est bien enetndu incapable de prédire ces instabilités qui sont
en parties azimutales.
Le thème de ce projet (en commun avec Univ. de Limoges et UNSW) bénéficie du soutient du CNRS et de l’académie
des sciences à partir de 2003.
III.3.2 Élaboration de matériaux en Configuration de Bridgman
Lors de mon séjour dans le laboratoire Computationnal Fluid Dynamic (CFD) de l’Université de New South
Walles (UNSW, Australie) en tant que professeur invité, j’ai établi une collaboration entre notre équipe et l’équipe des
professeurs Léonardi et De Vahl Davis de l’UNSW portant sur l’analyse de l’effet Soret sur le changement de phase du
Bi-Sn. Cette collaboration rentre dans le cadre du Programme "IREX" (Internationnal Research Exchange) dont le
thème central traite des instabilités dans le changement de phase.
Nous nous sommes concentrés sur l’effet (croisé) Soret sur l’évolution temporelle de la concentration à
l’interface solide-liquide (Bi-Sn) ainsi que sa répercussion sur les instabilités morphologiques qui peuvent apparaître
dans de tels problèmes. Cette collaboration se poursuit dans le cadre d’une demande bilatérale Projet FAST-2006/2007.
14
Curriculum vitae
R. Bennacer
III.3.3 Matériaux de référence bi et/ou multi-composants (points eutectiques)
L’acquis de ces deux précédents sous-thèmes a permis une application intéressante suite au contact que nous
avions eu avec le Bureau National de Métrologie (BNM).
L’échelle de température est définie et calibrée par des repères stables et reproductibles de phénomènes naturels
(changement de phase). L’utilisation de la température de changement de phase d’une substance pur (Fer, Aluminium,
Cobalt etc… ) permet d’avoir certains point de références. Pour compléter ces échelles, l’alternative (du BNM) réside
dans l’utilisation de substances multicomposants (aux points eutectiques). Notre proposition à l’appel d’offre 2002
du BNM a été retenue ainsi qu’en 2003. Pour des raisons budgétaires ce sujet a été suspendu malgré son intérêt
pratique. Une relance de cette recherche est en cours dans le cadre du sejour post-doctoral de Monsieur E.A. Semma.
III.4. Encadrement de travaux de recherche
III.4.1 Diplôme d’Études Approfondies (DEA)
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Mars-juin 1991 : Participation à l’encadrement du stage de G. Venot (DEA de conversion de
l’Énergie de Paris VI, Option Transferts Thermiques) : Convection Naturelle Thermique.
Mars-Juin 1992 : Participation à l’encadrement du stage de fin d’études de J. L. Rollot (École des
Mines de Douai, Option Génie Énergétique) : Contribution à la résolution numérique de problèmes
de convection thermosolutale: Introduction des conditions aux limites de Neumann.
Février 98 : Encadrement du stage de Zoungoula (DEA de physique statistique de l’Université de
Cergy-Pontoise).
Mars-Sept. 2001 : Encadrement du stage de fin d’étude de Jose Joaquin Peñarrubia de l’université
de Cartagène (Programme Socrates) : Analyse des capteurs solaires à parois irrégulières.
Mars-Sept. 2002 : Encadrement du stage de M. KISSI (stage de DEA) "Stabilité des écoulements
doublement diffusif en configuration annulaire"
Fev.-Sept. 2003 : Encadrement du stage de H. BHALLA (stage de DEA) "Changement de phase de
particules en environnement plasmagène".
Fev.. 2006 : Co-encadrement avec J. Sicard (ENS de Cachan) du stage de DEA "l’effet des fractures
sur l’adsorption-desorbtion".
III.4.2 Doctorat (détail en Annexe 2 et 3)
Un descriptif succinct de chacune des thèses soutenues et en cours est donné en Annexe 2 et 3.
•
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•
1995 : Encadrement scientifique (80%) de la thèse de Monsieur A TOBBAL. (soutenue Mai 1998) :
Sujet : Influence de l’anisotropie et de l’hétérogénéité sur le transfert de chaleur et d’humidité dans
les matériaux de construction. Financement : deux mandats d’un demi poste ATER à l’université de
Cergy Pontoise
1996 : Encadrement (55%) de la thèse de Monsieur M. BENZADI (soutenue le 18 juin 1999).
Sujet : Contribution à l’étude numérique et expérimentale de changement de phase en milieu poreux
saturé (généralisation de la formulation enthalpique). Financement : deux mandats d’un demi-poste
d'ATER à l’Université de Cergy-Pontoise.
1998 : Encadrement (60%) de la thèse de D. AKROUR/USTHB, (soutenue 16 Avril 2000). Sujet :
Etude numérique de la convection naturelle thermosolutale dans des cavités rectangulaires.
Avril 99 : Encadrement (40%) de la thèse de Monsieur F. OUESLATI/Univ Tunis sous la direction
du Professeur A. BELGHITH, (soutenance 11 Jan. 2002). Sujet : Étude des effets de la naissance de
la convection thermosolutale dans un milieu multicouche partiellement poreux « Application : étang
solaire »
15
Curriculum vitae
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R. Bennacer
Mars 2000 : Encadrement (80%) de la thèse de Monsieur T. HAMMAMI (soutenue 08 septembre
2004). Sujet : Analyse numérique et modélisation des transferts turbulents dans un canal (capteur)
ouvert.
Janv. 2000 : Encadrement (80%) de la thèse de Monsieur A. LAKHAL (soutenue 11 octobre 2004).
Sujet : Contribution à l’étude de la thermodiffusion en milieu poreux confinés dans des cavités.
Janvier 2001 : Participation à l’encadrement (15%) de la thèse de Monsieur A. GUIAVARCH
(soutenue 27 novembre 2003). Sujet : Etude l'amélioration de la qualité environnementale des
bâtiments par intégration de composants solaires
Janv. 2000 : Encadrement (90%) de la thèse de Mademoiselle K. CHOUKAIRY (soutenue 05 juillet
2004). Sujet : Convection naturelle en configuration cylindrique : effet d’un obstacle sur les
instationnarités (étude numérique et expérimentale)
Dec. 2003 : Encadrement (40%) de la thèse de Monsieur A. BOUVET. Sujet : Caractérisation et
modélisation des barrières thermiques thermo-dégradables .
Janv. 2004 : Encadrement (40% co-tutelle avec l’Algerie) de la thèse de Madame S. GUELLAB.
Sujet : Modélisation et optimisation de capteurs solaires hybrides avec stockage.
Nov. 2004 : Encadrement (80% cotutelle avec la tunisie) de la thèse de Monsieur H. BEN HAMED.
Sujet : Etude de la séparation thermogravitationnelle 3D en milieu poreux.
Jan. 2005 : Encadrement (50% cotutelle avec la tunisie) de la thèse de Mademoiselle H. BEN
HAMED. Sujet : Etude de la séparation thermogravitationnelle 3D en milieu poreux.
Nov. 2005 : Encadrement (40% codirection avec E. Kadri) de la thèse de Monsieur T. NGO. Sujet :
Influence Des Paramètres De Formulation Sur La Pompabilite Des Bétons.
III.4.3 Autres
• Oct. 2005
:Co-encadrement (avec M. E. Ganaoui Univ Limoges) d’un chercheur Marocain M.
E. Semma qui est en Post-Doc pour 10 mois.
• Sep. 2001
:Encadrement d’un chercheur canadien M. A. Mahidjiba qui était en Post-Doc pour
12 mois.
• 1995—2001 : Encadrement de plusieurs projets de fin d’étude par an de l’IUP-GCI et de l’IUPGEII
• 1993-1994 : Co-Encadrement avec J. Sicard et H. Beji (travail sur contrat : financement ANDRA)
de A. Abdelmalek "Modélisation de la migration d’espèces solubles en milieux poreux saturés et
non saturés sous l’effet de transferts couplés de chaleur et de masse. Applications aux stockages
de déchets radioactifs"..
III.5 Conclusion
Dans un souci de clarté, je ne fais pas une conclusion technique sur les différents résultats
obtenus mais je préfère faire une conclusion sur la politique générale de cette recherche.
Les activités de recherche exposées dans ce rapport ont été conditionnées par la volonté de
définir et de développer une compétence et une thématique élargie sur le plan théorique, numérique
et expérimental dans le domaine des milieux fluides et poreux saturés. Ceci m’a permis d’élargir et
d’enrichir le potentiel de la recherche scientifique de l’Université de Cergy-Pontoise. Cet acquis
m’a également permis une réorientation rapide et efficace vers les problèmes environnementaux.
J'ai développé et mis en place une dynamique de recherche ainsi qu'une collaboration avec de
nombreux organismes et entreprises, développer les différents axes de recherche avec d’autres
laboratoires français et étrangers. Les collaborations nationales et internationales se sont révélées
enrichissantes. Dans un souci de transparence et de progression je me suis fixé comme contrainte
une production scientifique continue (tableau récapitulatif de la production scientifique dans la
section suivante et le détail en annexe 1) et ceci a de plus été enrichissant pour les doctorants.
16
Curriculum vitae
R. Bennacer
IV
Publication et reconnaissance
scientifiques
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R. Bennacer
IV. PUBLICATION ET RECONNAISSANCE SCIENTIFIQUES
IV.1 Récapitulatif des Publications (liste voir annexe 1)
Récapitulatif
Publications
Nombre
Thèse
Edition d’ouvrage ou contribution
Revues Internationales
Revues Régionales/Nationales
Communications Internationales avec acte
Rencontres Régionales ou incluant la France/ partenaires
Communications Nationales
2
5
50
8
85
26
23
Remarque : La liste et références de ces publications est donnée en annexe 1.
Les noms des revues "de quelques récentes publications"
Heat and Fluid Flow. International Journal of Engineering Science - International Journal of Thermal Sciences International J. of Heat and Mass Transfert, Numerical Heat Transfer, International Communications in Heat and Mass
Transfer - Physics of Fluid - Acta Mechanica - Journal of Crystal Growth; Revue des energies Renouvellables
IV.2 Reconnaissance scientifique
IV.2.1 Membre du Comité Scientifique ou d'organisation de Congrès
Membre du comité Scientifique:
2006
o International Conference on Diffusion in Solids and Liquids (DSL-2005) July 26 till 28, 2006, Aveiro,
Portugal.( http://event.ua.pt/dsl2006)
o International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer, Dubrovnik 25-29 September 2006.
(www.ichmt.org/upcoming-meetings/THMT-06/main.htm)
o International Conference on thermal Engineering Theory and Applications,
Al Ain, United Arab Emirates, January 3 - 6, 2006 (www.ryerson.ca/~ictea.)
2005
o Forth International Conférence on Computational Heat and Mass Transfer May 15-18, 2005. Paris, France
(http://wwwpriv.lmt.ens-cachan.fr/~4thICCHMT/)
o International Conference on Diffusion in Solids and Liquids (DSL-2005) 6-8 July 2005, Aveiro,
Portugal.(event.ua.pt/dsl2005/page3.html)
2004
o International Conference On Nuclear Engineering “Nuclear Energy - Powering the Future” ICONE-12:
Virginia (Washington, D.C.), USA April 25-29, 2004, (www.asmeconferences.org/icone12/)
o An International Symposium On Advances In Computational Heat Transfer Cht-04:, Norway on 19-24
April, 2004. (cht04.mech.unsw.edu.au/)
o International Conférence on Porous Media and Applications,
5-9 July 2004 Evora, Portugal. (www.uevora.pt/).
2003
o ICONE-11: Eleventh International Conference On Nuclear Engineering "Nuclear Energy - Dawn of a
New Era" 20-23 April 2003 Tokyo, Japan, (www.conferencetoolbox.org/icone11/index.cfm)
o Third International Conférence on Computational Heat and Mass Transfer
May 05-09, 2003. Banff, Canada, (www.eng.ucalgary.ca/Mechanical/conferences/2003/2003-CHMT.htm)
1999
18
Curriculum vitae
o
R. Bennacer
International Conférence on Computational Heat and Mass Transfer,
26-29 April 1999 à North Cyprus Turquie.
Membre du comité d’organisation:
International Conférence on Porous Media and Applications,
Marakech-Maroc May 29-June 3, 2006 (www.icapm2006.ups-tlse.fr www.enme.ucalgary.ca/conferences/3ICAPM).
o International Conférence on Computational Heat and Mass Transfer May 15-18, 2005. Paris, France
(http://wwwpriv.lmt.ens-cachan.fr/~4thICCHMT/)
o Organisation du Mini-Symposium "Computational Solid/Liquid Phase Change: Transitions And
Interfaces” included in the 13ème Internationnal Symposium on Transport Phenomena,
14-18 Juillet 2002, Victoria Canada (http://www.istp13.uvic.ca )
o International Conférence on Porous Media and Applications,
02-08 Juin 2002 à Djerba Tunisie. (http://www.meca.polymtl.ca/convection/nouveau.html)
o International meeting on Transport Phenomena and Environmental,
18-19 Mai 2000 at Cergy, France.
o
IV.2.2 Référé pour des revues internationales
*J. Fluid Mechanics;
*J. of Heat Transfer;
*Transport in Porous Media;
*Numerical Heat Transfer ;
*Int. J. of Thermal Science;
*Int. J. Heat Mass Transfer;
* Journal of Porous Media,
* Int. Comm. Heat Mass Transfer;
* Energy - the international Journal;
* Int. J. of Materials and Product Technology;
*Communications in Numerical Methods in Engineering;
*Revue des Energies Renouvelables ;
IV.2.3 Membre du comité scientifique
o The International Journal of Applied Engineering Research
www.ripublication.com/ijaer.htm
o International Journal of Dynamics of Fluids www.ripublication.com/ijdf.htm
o Revue des Energies Renouvelables
IV.2.4 Professeur invité
1- Université of New South Walles (Sydney-Australie): Nov-Dec 2004;
2- Université of New South Walles (Sydney-Australie): Nov-Dec 2003;
3- Université de Calgary (Canada) Jully-Aug. 2002 ;
4- Université "La sapienza" Roma Italie Nov. 2001 ;
5- Université of New South Walles may-june 2001;
6- Ecole Polytechnique de Montréal (Canada): may 2000
IV.2.5 Session sur congrès
Chairman et/ou keynote :
• ICCHMT 05, Int. Conf. Computationnal Heat & Mass Transfer, May 17-20, 2005 Paris-France
• Congrès Français de Mécanique-17ème, Troyes 2005, France.
• International Symposium On Advances In Computational Heat Transfer CHT04,, Avril 19 -24, 2004 Norvege.
• Congrès Français de Mécanique-16ème, 1-5 septembre 2003, Nice, France (symposium micro-gravité).
• Journée Tunisiennes sur les Ecoulements et les Transferts Quatrieme, 19-22 Dec. 2002, Tunis-Tunisie et
session d’ouverture (1 hours), sujet : Complexite des problemes non-lineaires.
• International Heat Transfer Conference12th, August 2002, Grenoble-France. (http://www.ihtc12.ensma.fr)
• Internationnal Symposium on Transport Phenomena 13th, 14-18 Jully 2002, Victoria Canada
• Maghrebine Conference for Mechanical Studies Fifth, FMCMS 01, 5-7 February 2001, Brack Libya.
• Journées Maghrebines d’Etudes de Génie-Mécanique 4ème, 28-30 Nov. 1999, Canstantine Algerie and open
session (1 hours), subject "Transport Phenomena and Strategies"
IV.2.6 Jury de Doctorat et encadrement
14 jury ( 9 Ph. D.-France, 2 en Tunisie et 3 en Algerie)
7 doctorats soutenus (1998-AT, 1999-MB, 2000-DA, 2001-OF, 3x2004-TH,KC,AL),
19
Curriculum vitae
R. Bennacer
4 thèses en cours (SJ,HB,AG,AB) dont une soutenance est avant Avril 2006 et 1 nouvelles thèses
(1ère année TN) ;
IV.2.7 Recommandation
Les coordonnées des personnes qui me recommanderont sont données dans le tableau ci
dessous :
Professeurs français
R.r DUVAL
Université de CERGY
[email protected]
W. LUHOWIAK
Université de CERGY
[email protected]
G. DESRAYAUD
C. BENARD
K.r MOJTABI
G. LABROSSE
Université de Picardie
CNRS
Université de Toulouse
Université PARIS 11
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Professeurs étrangés
A.A. MOHAMAD
P.k VASSEUR
K. SEFIANE
E. LEONARDI
Ga. De Vahl DAVIS
M.l LACROIX
S. GOLLAHALLI
F. STELLA
CALGARY University (Canada)
[email protected]
E. Polytech. Montréal(Canada) [email protected]
Edinburgh University (UK)
[email protected]
UNSW University(Australie)
[email protected]
UNSW University (Australie)
[email protected]
Université SHERBROOK(Canada) [email protected]
OKLAHOMA University (USA)
[email protected]
SAPIEZA University (Italie)
[email protected]
20
Curriculum vitae
R. Bennacer
V
Collaborations Nationales,
Internationales et Contrats
21
Curriculum vitae
R. Bennacer
V. COLLABORATIONS NATIONALES, INTERNATIONALES ET
CONTRATS
V.1
Les Activités Nationales et Internationales
Nous avons établi des collaborations avec différents laboratoires :
V.1.1 Collaboration Nationale
Université de Limoges, (M. El Ganaoui)
Ecole de Mines de Paris (B. Peuportier)
Université de Paris 10, Nanterre (Prof. P. Hervé)
Univesrite/Insa de Lyon/CETHIL (C. Menezo)
V.1.2 Collaborations Internationales
Ecole Polytechnique de Montréal-CAN, (Prof. P. Vasseur)
Université UNSW-Sidney-AUS, (Prof. E. Leonardi)
Université de Calgary, (Prof. A.A. Mohamad)
Université d’Edinburgh-GB, (A.Prof. K. Sefiane)
Université de Sherbrooke-CAN, (Prof. M. Lacroix)
Université de Tunisie, (Prof. H. Sammouda et Prof. A. Belghith)
Université d’Algerie, (Profs M. Kaabi- Univ. Constantine, M. Betrouni-USTHB et Prof. M. Kessal-UTB)
Remarque : Un axe important Nord-Sud s’est développé au fil des ans pour un développement durable du bassin
méditerranéen. Nous accueillons au sein de notre équipe deux à trois doctorants, enseignant-chercheur par
an pour effectuer des stages recherche.
V.2.
Contrats de Recherche et supports financiers
1994
ANDRA : Thermal and hydraulic proprieties of clays and the interaction with the under ground water chemical
species. Durée : du 09/03/94 au 30/09/94. Partenaires : ANDRA et laboratoire Matériaux et Sciences des
Constructions. Intervenants : A. Abdelmalek, J. Sicard, H. Beji et R. Bennacer. Référence : n° 315654 AODH.
Montant : 94 880 F TTC
1995-198 Etude sur les transferts de chaleur et d’espèce dans les milieux poreux saturés et non saturés. Contrat
ANDRA (450 KF/an pour deux années). Intervenants : J. SICARD, H. BEJI, R. BENNACER et R. DUVAL.
1999-2000 Impact du stockage d’énergie par les matériaux de constructions sur les économies d’énergie en climat
nord africain. Contrat Agence Universitaire de la Francophonie (AUPELF-UREF. FICU). Intervenants : R.
BENNACER, R. DUVAL et H. BEJI coté Français, coté étranger : Monsieur le Professeur M. SIFAOUI de
l’Université de Tunis, Faculté des Sciences, Monsieur le Professeur P. VASSEUR de l’Ecole Polytechnique de
Montréal, Canada. Montant : 17000 $.
1999-200 GENERAL ELECTRIC, Mechanical and analysis of sliding table of scanner (medical service) (Novembre
1999) 10 000F. Characterisation and thermal analyse of mammography (systemic approach) (Fev. 2000) 40
000F.
2000 -2001 Etang de stockage et dessalement Contrat Agence Universitaire de la Francophonie (AUPELF-UREF,
FICU) Intervenants : R. BENNACER, H. BEJI et R. DUVAL, du coté Français, du coté étranger : Monsieur le
Professeur M. SAFI de l’Ecole Nationale des Ingénieurs de Tunis (l’ENIT) et Monsieur le Professeur M.
LACROIX de l’Université de Sherbrooke Canada., Montant : 22 000 $.
2001
Programme PARCECO (Participation de conférences "Français à des séminaires, ou écoles d'été organisés
dans les Pays d'Europe Centrale et Orientale") intitulé "Matériaux solides et Environnement. Montant
28 000Fr.
2001-2002 Un support financier pour accueillir un Post-Doctorant pour 12 mois nous a été accordé suite à un appel
d’offre national organiser par le ministère de la recherche.
2002
Programme Energie-CNRS (CARNOT-PRI 6), integration des capteurs solaires hybrides, 17 000 Euro (HT)
2003
Programme Energie-CNRS (CARNOT-PRI 6), integration des capteurs solaires hybrides, 13 000 Euro HT.
2003-2004 Programme CNRS, Franco-Australien, Projet : Numerical (the 3D) and physical study of the unsteadiness
in phase change process (floating zone) on earth and in space.
2003-2004 Microfluidique et transfert, Contrat Agence Universitaire de la Francophonie (AUPELF-UREF, FICU)
Intervenants : R. BENNACER (UCP), M. El GENAOUI (U. Limoges) du coté Français, du coté étranger :
Monsieur le Professeur M. Cheddadi Ecole Mohammadia des Ingénieurs de Rabat et Monsieur le Professeur
M. LACROIX de l’Université de Sherbrooke Canada., Montant : 14 000 Euro.
2004-2006 Projet CMCU, Intervenants : R. BENNACER (UCP), M. El GENAOUI/B.PATEYRON (U. Limoges) du
coté Français, du coté étranger : Monsieur le Professeur A. BELGUITH et H. SAMMOUDA.
2005 Projet Prebat, dans le cadre de l’ANR, « Thermique d’été TRES FRAIS », Projet retenu et en attente
d’assignation de budget (Univ. Cergy-Pontoise/Univ. Limoges).
2005 Projet CNES, Analyse de a Crise d’ébullition, Partenaires (CEA Beysens-Nikolayev, U Cergy Bennacer, U.
Limoges Ganaoui).
22
Curriculum vitae
R. Bennacer
VI. CONCLUSION GENERALE et PROJET
Je me suis attaché durant ma carrière à mener de front les différentes tâches
d’enseignement, d’administration, de recherche et de perfectionnement en essayant toujours
d’équilibrer ces différents volets. La persévérance, l’initiative avec le goût d’apprendre ont
constitué le moteur principal de mon activité au sein de l’Université. Je tiens à rappeler que
ma forte implication dans l’enseignement et les tâches administratives n’ont pas empêché
l’avancement de mes travaux de recherche.
Le projet à court terme réside dans une implication plus importante de notre structure
recherche (LEEVAM) dans la communauté nationale. Sur un aspect scientifique un
repositionnement s’impose avec une recherche d’excellence sur une sous thématique de notre
travail. Ce centrage d’activité est la conséquence directe de la diminution d’effectif étudiant et
donc de l’impossibilité de consolider l’équipe par de nouveau recrutement de collègue (comme
prévu sur le plan quadriennal).
23
Curriculum vitae
R. Bennacer
Liste des Annexes
•
Annexe 1 : Liste des publications
•
Annexe 2 : Liste des Thèses Soutenues
•
Annexe 3 : Liste des Thèses en cours
•
Annexe 4 : Présentation détaillée des activités de recherche
24
Curriculum vitae
R. Bennacer
Annexe 1 :
Liste des Publications
Récapitulatif
Publications
Nombre
Thèse
Édition d’ouvrage ou contribution
Revues Internationales
Revues Régionales/Nationales
Communications Internationales avec acte
Rencontres Régionales ou incluant la France/ partenaires
Communications Nationales
I.
2
5
50
8
85
26
23
Thèses
•
Thèse d’Université « Convection Naturelle Thermosolutale : Simulation Numerique des Transferts et des Structures d’Ecoulement »
Université Paris VI (24 Novembre 1993).
•
Habilitation à Diriger des Recherches "Contribution a l'Etude des Phénomènes de Transferts en Milieu Poreux et Fluide" Soutenue
le 04 janvier 2002 devant le jury composé de messieurs
Rapporteurs: M. LACROIX Pr. Univ. de Sherbrooke, Canada ; J. B. SAULNIER Pr. Uni. de Poitiers ; R. MARTIN Pr. Uni.
de Marseille
Examinateurs : A. NEVEU Pr. Uni. Evry ; J. SICARD Pr. ENS-Cachan ; R. DUVAL Pr. Uni. de Cergy-Pontoise
II.
Contributions à ouvrages
1.
2.
3.
4.
5.
Proceeding of Internationnal Conference on Porous Media and Applications. 2002. Editeur : R. Bennacer et A. A. Mohamad.
Chapitre 1. Convection in anisotropic heterogeneous porous medium, R. Bennacer, Emerging Technologies and Techniques in Porous
Media, Editor Professor Derek B Ingham, I. Pop , Kluwer. NATO ASI.978745, 2003.
Chapitre, The Soret effect on the double diffusive natural convection, , R. Bennacer, Transport Phenomena in Porous Media III, Editor
Professor Derek B Ingham, I. Pop. Elsivier 2005
Progress in Computational Heat and Mass Transfer Volume I , Editeurs R. Bennacer, A.A. Mohamad, M. El Ganaoui, J. Sicard,
Edition Lavoisier, 2005
Progress in Computational Heat and Mass Transfer Volume II, Editeurs R. Bennacer, A.A. Mohamad, M. El Ganaoui, J. Sicard,
Edition Lavoisier, 2005
III. Revues International
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Articles soumis
C. Buffone, K. Sefiane, R. Bennacer, M. El Ganaoui, Evaporative Convection Underneath A Heated Meniscus. An Experimental And
Numerical Investigation, J. Fluid Mechanic.
E. Semma, M. El Ganaoui, R. Bennacer, On Some Oscillatory Behaviours During Horizontal Bridgman Process, Advances In Space
Research,
R.Bennacer, V.Timchenko, E.Leonardi, R.Abbashian, Soret Effect During Plane Front, Diffusion Controlled Directional Solidification
Of Binary Alloy; Part 1 Analytical Study, Crystal Growth
R.Bennacer, V.Timchenko, E.Leonardi, R.Abbashian, Soret Effect During Plane Front, Diffusion Controlled Directional Solidification
Of Binary Alloy; Part 2 Numerical Study, Crystal Growth
Articles en Revision
S. Jaballah, R. Bennacer, H. Sammouda, And A. Belghith, Simulation Of Mixed Convection In A Channel Partially Filled With MultiLayers Of Porous Media, Progress In Computational Fluid Dynamics (PCFD)
A. Bouvet, D. Demange, R. Bennacer, Ph. Herve Modelling And Characteristic Of Thermal Reactive Barrier, J. High Temperature
Material Processes
C. Muresan, R. Bennacer, C. Ménézo, J. Vareilles, S.Julien, Effect Of The Humidity On The Natural Convection In A Vertical Channel,
Progress In Computational Fluid Dynamics (PCFD)
K. Choukairy, R. Bennacer , H. Beji, M. El Ganaoui , S. Jaballah, Transient Behaviours Inside A Vertical Cylindrical Enclosure Heated
From The Sidewalls” Num. Heat Transfert: B ,
Articles Publiés
2005/2006
25
Curriculum vitae
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
R. Bennacer
A. Bahloul, M. A. Yahiaoui, P. Vasseur, R. Bennacer and H. Beji ‘Natural convection of a two component fluid in porous media
bounded by tall concentric vertical cylinders’, International Journal of Applied Mechanics, sous presse
M. Kessal , R. Bennacer, The Modeling Of Dissolved Gas Effect On Liquid Transients, Int. Journal Of Applied Mechanics – Asme,
Under Press 2005
C. Muresan, C. Ménézo, R. Bennacer , Vaillon, “Numerical Simulation Of A Vertical Solar Collector Integrated In Building Frame:
Radiation And Turbulent Natural Convection Coupling” International Journal Heat Transfer Engineering, (Accepté En 2005)
A.Mahidjiba, R. Bennacer , P. Vasseur, "Flows In A Fluid Layer Induced By The Combined Action Of A Shear Stress And The Soret
Effect ", Int. J. Heat And Mass Transfer, Under Press.2005
R Bennacer, M El Ganaoui, E Leonardi, Vertical Bridgman Configuration Heated From Below: 3d Bifurcation And Stability Analysis,
Applied Mathematical Modelling, Under Press.2005
A.A. Mohamad , J. Sicard , R. Bennacer , Natural Convection In Enclosures With Floor Cooling Subjected To A Heated Vertical Wall ,
Int. J. Heat And Mass Transfer, Under Press.2005
R. Bennacer, M. El Ganaoui, E. Semma, A. Cheddadi, Heating Flux Effects On Floating Zone Growth Under Micro-Gravity Conditions,
Int. J. Materials And Product Technology, Vol. 22, Nos. 1/2/3, 2005
A.Bahloul, M. A. Yahiaoui, P. Vasseur, R. Bennacer , H. Beji ‘Natural Convection Of A Two Component Fluid In Porous Media
Bounded By Tall Concentric Vertical Cylinders’, Int. Journal Of Applied Mechanics, Under Press 2005
K. Choukairy, R. Bennacer , A. A. Mohamad, Natural Convection In A Partitioned Vertical Annulus, I. J. Trans. Phenomena, Vol. 7,
Pp.1-12 , 2005.
M. Kessal , R. Bennacer, A New Gas Release Model For A Homogeneous Liquid–Gas Mixture Flow In Pipelines , International Journal
Of Pressure Vessels And Piping, Volume 82, Issue 9, Pages 713-721 , 2005
M. El Ganaoui , R. Bennacer, On Some Latent Heat Effects On The Floating Zone Growth , Advances In Space Research, Volume 36,
Issue 1, Pages 96-98 , 2005
2004
20. F. Oueslati, H. Sammouda, R. Bennacer , A. Belghith, Numerical Study Of Thermosolutal Convection In Anisotropic Porous Media
Subjected To Cross Fluxes Of Heat And Mass, Journal Of Porous Media. (Accepté 2004)
21. R. Bennacer, A. A. Mohamad , M. El Ganaoui, Analytical And Numerical Investigation Of The Thermal Anisotropy Effects On
Transferts In A Multilayer Porous Medium, Journal Heat And Mass Transfer, (Accepté 2004)
22. A. A. Mohamad, R. Bennacer, J. Azaiez, Double Diffusion Natural Convection In A Rectangular Enclosure Filled With Binary Fluid
Saturated Porous Media: The Effect Of Lateral Aspect Ratio, Physics Of Fluids, Vol 16, N 1 184-195, (2004)
23. A.Bahloul, L. Kalla, R. Bennacer, H. Beji , P. Vasseur, Natural Convection In A Vertical Porous Slot Heated From Below And With
Horizontal Concentration Gradients , International Journal Of Thermal Sciences, Volume 43, Issue 7, Pages 653-663, (2004)
24. Bahloul A., Kalla L., Bennacer R., Beji H., Vasseur P., Natural Convection In A Vertical Porous Slot Heated From Below And Salted
From The Sides, International Journal Of Thermal Sciences, Volume 43, Issue 7,, Pages 653-663, (2004)
25. K. Choukairy, R. Bennacer , P. Vasseur, Natural Convection In A Vertical Annulus Boarded By An Inner Wall Of Finite Thickness ,
International Communications In Heat And Mass Transfer, Volume 31, Issue 4, , Pages 501-512, (2004)
2003
26. R. Bennacer, A. Mahidjiba, P. Vasseur, H. Beji, The Soret Effect On Convection Whitin A Horizontal Porous Layer Salted From The
Bottom And Heated Horizontally, Heat And Fluid Flow. Vol 13:2, Pp. 199 - 215, (2003)
27. R. Bennacer, H. Beji, A.A. Mohamad: Double Diffusive Natural Convection In A Vertical Multilayer Saturated Porous Media,
International Journal Of Thermal Sciences., 42, 141-151, (2003)
28. A. Mahidjiba, R. Bennacer, P. Vasseur, Effect Of The Boundary Conditions On Convection In A Horizontal Fluide Layer With The Soret
Contribution, Acta Mechanica, 160 3-4, 161-177, (2003)
29. R. Bennacer, K. Sefiane, M. El Ganaoui, C. Buffone, Numerical Investigation Of The Role Of Non-Uniform Evaporation Rate In
Initiating Marangoni Convection In Capillary Tubes, Int. J. Heat And Fluid Flow (2003)
30. R. Bennacer, H. Beji , A. A. Mohamad, Double Diffusive Convection In A Vertical Enclosure Inserted With Two Saturated Porous
Layers Confining A Fluid Layer, International Journal Of Thermal Sciences, Volume 42, Issue 2, Pages 141-151, (2003).
2002
31. A.A. Mohamad , R. Bennacer, Double Diffusion, Natural Convection In An Enclosure Filled With Saturated Porous Medium Subjected
To Cross Gradients; Stably Stratified Fluid , International Journal Of Heat And Mass Transfer, Volume 45, Issue 18, Pages 3725-3740,
(2002)
32. R. Bennacer, A.A. Mohamad, E. Leonardi, The Effect Of Heat Flux Distribution On Thermo-Capillary Convection In A Side-Heated
Liquid Bridge, Numerical Heat Transfer, Part A, 41:657-671, (2002).
2001
33. L. Kalla, P.Vasseur, R. Bennacer, H. Beji, R. Duval, Double Diffusive Convection Whitin A Horizontal Porous Layer Salted From The
Bottom And Heated Horizontally, International Communications In Heat And Mass Transfer, Vol. 28, 1-10, (2001)
34. R. Bennacer, H. Beji, F. Oueslati, A. Belghith : Multiple Natural Convection Solution In Porous Media Under Cross Temperature And
Concentration Gradients », Numerical Heat Transfer, Part A, 39, (2001).
35. R. Bennacer, H. Beji And M. Kessal, The Complex Thermosolutal Flow Pattern In A Vertical Porous Annulus : Brinkman Model,
Reserch Trend: Heat, Mass And Momentum Transfer , Vol. 6, 129-134, (2001).
36. A. A. Mohamad , R. Bennacer, Natural Convection In A Confined Saturated Porous Medium With Horizontal Temperature And Vertical
Solutal Gradients , International Journal Of Thermal Sciences, Volume 40, Issue 1, Pages 82-93 , (2001).
26
Curriculum vitae
R. Bennacer
37. R. Bennacer, A. A. Mohamad , D. Akrour, Transient Natural Convection In An Enclosure With Horizontal Temperature And Vertical
Solutal Gradients , International Journal Of Thermal Sciences, Volume 40, Issue 10, Pages 899-910, (2001)
38. R. Bennacer, A. Tobbal, H. Beji And P. Vasseur, Double Diffusive Convection In A Vertical Enclosure Filled With Anisotropic Porous
Media , International Journal Of Thermal Sciences, Volume 40, Issue 1, Pages 30-41, (2001).
2000
39. R. Bennacer, H. Beji, R. Duval, P. Vasseur, The Brinkman Model For Thermosolutal Convection In A Vertical Annular Porous Layer,
International Communication Of Heat And Mass Transfert, Vol. 27, No 1, 69-80, (2000).
40. R. Bennacer, H. Beji, R. Duval And P. Vasseur, The Brinkman Model For Thermosolutal Convection In A Vertical Annular Porous Layer
, International Communications In Heat And Mass Transfer, Volume 27, Issue 1, January 2000, Pages 69-80
41. D. Akrour, R. Bennacer And M.Betrouni, Effet D’hystérésis En Convection Thermosolutal Avec Des Gradients Croisés : Etang De
Stockage, Revue Des Energies Renouvellables, Vol. 3, 39-49, (2000).
1999
42. Tobbal, R. Bennacer, H. Beji : Numerical Study Of Double Diffusion Natural Convection In Anisotropic Porous Cavity Using The Darcy
Brinkman Formulation, Revue Des Energies Renouvellables Vol3, N°5.(1999)
43. H. Beji, R. Bennacer, R. Duval, P. Vasseur : « Double Diffusive Natural Convection In A Vertical Porous Annulus », Numerical Heat,
Part A, 36, 153-170, (1999).
1996
44. D. Gobin , R. Bennacer, Double diffusive natural convection in aqueous solutions near the density maximum , International
Communications in Heat and Mass Transfer, Volume 23, Issue 7, Pages 971-982 , (1996)
45. R. Bennacer , D. Gobin, Cooperating thermosolutal convection in enclosures—I. Scale analysis and mass transfer , International Journal
of Heat and Mass Transfer, Volume 39, Issue 13, Pages 2671-2681 , (1996)
46. D. Gobin , R. Bennacer, Cooperating thermosolutal convection in enclosures—II. Heat transfer and flow structure , International Journal
of Heat and Mass Transfer, Volume 39, Issue 13, Pages 2683-2697 , (1996)
1995/1994/1993
47. D. Gobin, R. Bennacer : Non-linear Boussinesq double diffusive natural convection in aqueous solutions. Int. Com. Heat Mass Transfer,
23-7, 971-982, (1995).
48. D. Gobin, R. Bennacer : Double diffusion in a vertical layer : onset of the convective regime. Physics of Fluids A, 6, 59-67, (1994).
49. R. Bennacer, L. Y. Sun, Y. Toguyeni, D. Gobin and C. Benard, Structure d'écoulement et transfert de chaleur par convection naturelle au
voisinage du maximum de densité , International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 36, Issue 13, Pages 3329-3342 , (1993).
IV. Revues nationales / Régionales
1. K. Choukairy , R. Bennacer, Amélioration Du Transfert Convectif Par L’ajout D’un Obstacle Poreux Dans Une Configuration
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Annulaire, Mécanique et Industrie. (sous presse)
A. Semma, M. El-Ganaoui, R. Bennacer, A. Cheddadi, P. Bontoux, Effects of the thermocapillary convection on the flow stability and
the interaction with solid/liquid interface in directional solidification, Mécanique et Industrie. p. 575 , (2005)
E. Semma, M. El Ganaoui, R. Bennacer, A. Cheddadi , P. Bontoux, Effets de la convection thermocapillaire sur les instabilités de la
phase fluide et l'interaction solide/liquide en croissance dirigée , Mécanique et Industrie, p. 613, (2005)
R. Bennacer, Front de fusion/solidification dans un milieu poreux: Suivi spatio-temporel du front par une méthode acoustique, Revue
d’acoustique appliquée, N 36, pp33-37 (2004)
K. Sefiane, R. Bennacer, M. El-Ganaoui, On the evaporation profil interacting with the thermocapillary convection in capillary tubes,
Mécanique et Industrie. 5, 575-581 (2004)
R. Bennacer, M. El Ganaoui , E. Semma, Quelques paramètres de contrôle de la convection thermocapillaire en croissance par fusion de
zone en microgravité , C.R.A.S Comptes Rendus Mecanique, Volume 332, Issues 5-6, Pages 447-456,( 2004).
R. Bennacer, M. El Ganaoui , P. Fauchais., On the thermal anisotropy effects on transferts in a multilayer porous medium, C.R.A.S.
Comptes Rendus Mecanique, Volume 332, Issue 7, July 2004, Pages 539-546
F. Oueslati, R. Bennacer, H.Samouda, A. Belghith, H.Beji, Effet du rapport de forme sur la bifurcation de l’ecoulement thermosolutale
sous gradient de temperature et concentration croisés, Les annales Maghrébines de l’ingénieur, Volume 16 n° 1, (2003)
V. Communications
Conférences Internationales
2006
1. H. B. Ahmed, R. Bennacer, H. Sammouda, H. Beji , A. Belghith, Energy-Efficiency And Flow Structure Analysis Using A Floor
Cooling, 2nd International Conference on Thermal Engineering Theory and Applications, Al Ain, United Arab Emirates, January 3 - 6,
2006
2005
27
Curriculum vitae
R. Bennacer
2.
H. Ben Hamed, R. Bennacer, H.Sammouda, H. Beji, P. Vasseur, A. Belghith ' Amélioration Du Confort Thermique Par L'utilisation De
Plancher Rafraîchisant' JITH, Tanger, Maroc. Novembre2005
3. A.Lakhal, R.Bennacer, H.Beji, Influence De L’effet Soret Sur La Separation Des Constituants En Dans Un Espace Annulaire, JITH,
Tanger, Maroc. Novembre2005
4. K. Choukairy; R. Bennacer , M. El Ganaoui, La Convection Naturelle Dans Une Cavite Annulaire Partitionnée Horizontalement, JITH,
Tanger, Maroc. Novembre2005
5. F. S. Oueslati, R. Bennacer, H. Sammouda Et A. Belguith, Convection Double Diffusion Avec Vibrations Dans Une Cavite
Partiellement Occupée Par Un Milieu Poreux JITH, Tanger, Maroc. Novembre2005
6. A. Bahloul, M. A. Yahiaoui, P. Vasseur R. Bennacer , H. Beji ‘Stability Of Convection In A Two-Component Fluid Confined In A
Closed Porous Annulus’, ICCHMT ’ 05, May 17-20, Paris-France 2005.
7. A. Bouvet, D. Demange, R. Bennacer, P. Herve, Modeling And Characteristic Of Thermal Reactive Barrier, ICCHMT ’ 05, May 17-20,
Paris-France 2005
8. S. Jaballah, R. Bennacer, H. Sammouda, , A. Belghith, Simulation Of Mixed Convection In A Channel Partially Filled With MultiLayers Of Porous Media, ICCHMT ’ 05, May 17-20, Paris-France 2005
9. C. Muresan, R. Bennacer, C. Ménézo, J. Vareilles, S.Julien, Free Convection and Humidity Transport in a Vertical Channel , ICCHMT ’
05, May 17-20, Paris-France 2005
10. K.Choukairy, R.Bennacer, Transient Natural Convection In A Vertical Annulus, , ICCHMT ’ 05, May 17-20, Paris-France 2005
G. Accary, M. El Ganaoui, I. Raspo, R. Bennacer, 3D finite volume approximations for stiff fluid mechanics problems, The International Symposium
on Finite Volumes for Complex Applications IV, Marrakech, pp 581-587, July 4-8, 2005.
2004
11. R. Bennacer, A. Lakhal, H. Beji, How The Soret Effect Can Modifie The Species Distribution In Porous Media, 12th International
Conference on Nuclear Engineering, Arlington, Virginia USA, April 25-29, 2004
12. C. Buffone, K. Sefiane, R. Bennacer, M. El Ganaoui, Numerical Study Of Heating Effect On Thermocapillary Convection For An
Evaporating Meniscus, 3rd International Symposium on Two-Phase Flow Modelling and Experimentation, Pisa, 22-24 September 2004
13. A. Bahloul, M. A. Yahiaoui, R. Bennacer, H. Beji , P. Vasseur ‘Soret Induced Convection In A Vertical Annular Porous Layer Saturated
By A Binary Mixture ’, ICAME, Tunisie 2004.
14. A. Bahloul, M. A. Yahiaoui, P. Vasseur, , R. Bennacer , H. Beji, Soret Induced Convection in a Vertical Annular Porous Layer Saturated
by a Binary Mixture. International Conference on Thermal Engineering Theory and Applications, Beirut, liban 2004.
15. F. Oueslati, R. Bennacer, H. Sammouda , A. Belghith, Convection Thermosolutal dand un Milieu Poreux Anisotrope Sature par une
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
Solution Acqueuse au Voisinage du maximum du densité, International Conference on Thermal Engineering Theory and Applications,
Beirut, liban. 2004
E. Semma, M. El Ganaoui, R. Bennacer, On Some Latent Heat Effects on Solid/Liquid Transition During Floating Zone Growth From
the Melt, International Conference on Thermal Engineering Theory and Applications, Beirut, liban. 2004
A M. Kessal , R. Bennacer, Volume Cavity Model for Transient Cavitating Pipe Flow, International Conference on Thermal Engineering
Theory and Applications, Beirut, liban. 2004
Bahloul, A., Yahiaoui, M.A., Vasseur, P., Bennacer R., Beji, H. Soret Induced Convection in a Vertical Annular Porous Layer Saturated
by a Binary Mixture. International Conference on Thermal Engineering Theory and Applications, Beirut, liban. 2004
F. Oueslati, H. Sammouda G. R.Vieira , R. Bennacer, Thermosolutal Convection During Melting In A Porous Media Saturated With
Aqueous Solution , CTAT Septembre 2004, Melbourne, Australia.
E. Semma, M. El Ganaoui, R. Bennacer, V. Timchenko, and E. Leonardi, Effect Of Thermal Boundary Modulation In A Restricted Fluid
Domain Of A 3d Vertical Bridgman Apparatus, ICTAM04 Congress in Warsaw (Poland), 15-21 August 2004
F. Oueslati1, R. Bennacer, H. Sammouda , A. Belghith, Thermosolutal convection in a porous media saturated with aqueous solution
near the density maximum subject to cross of temperature and concentration gradients, ICAPM 2004, International Conference on Porous
Media and Applications, 24-27 May 2004, Évora, Portugal
A. Bahloul, M. A. Yahiaoui, R. Bennacer, H. Beji , P. Vasseur ‘Convective flows of a binary liquid confined in a shallow porous cavity
subject to cross heat fluxes’, International Conference on Porous Media and Applications, 24-27 May 2004, Évora, Portugal
R. Bennacer, A. A. Mohamad, J. Sicard, The use of thermodiffusion in constituent separation in porous media: multi-domain techniques,
CHT-04, International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer, April 19-24, 2004, Norway
R. Bennacer, M. El Ganaoui, K. Sefiane, C. Buffone, Investigation of coupled thermocapillary convection to liquid/vapour transition
occuring in capillary tubes, CHT-04, International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer, April 19-24, 2004, Norway
C. Muresan, C. Ménézo, R. Bennacer, R. Vaillon, Numerical simulation of a vertical solar collector: radiation and turbulent natural
convection coupling, CHT-04, International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer, April 19-24, 2004, Norway
2003
26. R. Bennacer, M. El Ganaoui, E. Leonardi, Vertical Bridgman Configuration Heated From Bellow: 3d Bifurcation And Stability Analysis,
Third International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries, CSIRO, Melbourne, Australia, (10-12 December 2003).
27. M. El Ganaoui, E. Semma, R. Bennacer, O. S. Mazhorova, On some latent heat effects on unsteady flow controling crystal growth, Int.
symp. Transient convective heat and mass transfer in single and two-phase flows, Cesme, TURKEY (August 17 – 22 Aout, 2003), 219221.
28. K.Choukairy, R. Bennacer, The effects of porous block on transient natural convection in vertical annular domain, Int. symp. Transient
convective heat and mass transfer in single and two-phase flows, Cesme, TURKEY (August 17 – 22 Aout, 2003), 184-186.
29. K.Choukairy, R.Bennacer ‘The effects of porous obstacle in a vertical annular domain’ Emerging Technologies and Techniques in
Porous Media, Neptun-Olimp, Romania 9-20 juin2003
28
Curriculum vitae
R. Bennacer
30. R. Bennacer, Convection in anisotropic multilayer porous medium: analytical and numerical investigation, NATO ASI.978745,
Emerging Technologies and Techniques in Porous Media, June 9-20, 2003, Romania
31. A. Mahidjiba, R. Bennacer, P. Vasseur, effects of anisotropy on the thermosolutal convection in heterogeneous horizontal pourous layer,
Third International Conference on Computational Heat and Mass Transfer, Banff, Canada, (May 26-30, 2003)
32. J. Sicard, Ph. Saint, V. Chaplain, R. Bennacer, Modeling Of Reactive Transport In Homogeneous And Heterogeneous Porous Media,
Third International Conference on Computational Heat and Mass Transfer, Banff, Canada, (May 26-30, 2003)
33. R. Bennacer, A.A. Mohamad, T. Hammami, H. Beji, Generalisation of two-layer turbbulent model for passive cooling in a channel, 11th
Int. Conf. Nuclear Engineer, Tokyo, Japan, (April 20-23, 2003).
34. R. Bennacer, M. El Ganaoui, A.A. Mohamad , 2D And 3D Solidification Model : Symmetry Breaking Flow, 11th Internationnal Meeting
on Heat Transfer, Alger, (28-30 Avril, 2003)
2002
35. R. Bennacer, M. El Ganaoui, A.A. Mohamad, Symmetry breaking flow transitions and oscillatory flows in a 3D, MECOM 2002, First
South-American Congress on Computationnal Mechanics, (Argentine 2002), pp 2896-2902
36. K.Choukairy, R.Bennacer, R.Duval ‘Natural convection in cylindrical configuration: effect of the obstacle on the instationnarities ‘
ASME, Nouvelle Orléans, USA 17-22 Novembre 2002
37. K.Choukairy, R.Bennacer, R.Duval ‘Convection naturelle en configuration cylindrique : effet d’un obstacle sur les instationnarités (étude
expérimentale)’Eurotherm 71 université de Reims 28-30 octobre 2002
38. A.Lakhal, R.Bennacer, Effet soret sur le modèle de brinkman pour la convection thermosolutal dans une couche verticale annulaire
poreuse, Forth International Conference on Applied Mathematics ans Engineering Sciences, Casablanca Maroc (Oct. 2002,).
39. E. Semma, R. Bennacer, M. El Ganaoui, A. Cheddadi, P. Bontoux, Simulation numerique du changement de phase en zone flottante :
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
Effet des conditions aux limites, Forth International Conference on Applied Mathematics ans Engineering Sciences, Casablanca Maroc
(Oct. 2002).
R. Bennacer, M. El Ganaoui, P. Bontoux, Computational analysis of Marangoni effects during floating zone growth under microgravity
conditions, The 12 International Heat Transfer Conference, Grenoble-France (August 2002,).
V. Timchenko, R. Bennacer, E. Leonardi, G. De Vahl Davis, The influence of the Soret effect on transient solidification of alloys in a
horizontal Bridgman apparatus, The 12 International Heat Transfer Conference, Grenoble-France, (August 2002).
A. Mahidjiba, R. Bennacer, H. Beji , P. Vasseur, Convection of a Binary Mixture in a Shallow Cavity Subject to Various Hydrodynamic
Boundary Conditions, ISTP13, Victoria, BC, Canada, (July 14-18, 2002)
R. Bennacer, M. El Ganaoui, A.A. Mohammad, P. Fauchais, Computational analysis of marangoni effects during floating zone growth
under micro-gravity conditions, ISTP13, Victoria, BC, Canada, (July 14-18, 2002)
V. Timchenko, R. Bennacer, E. Leonardi, G. De Vahl Davis, The influence of the soret effect on the morphological instability During
directional solidification of a binary alloys, ISTP13, Victoria, BC, Canada, (July 14-18, 2002)
R. Bennacer, M. El Ganaoui, A.A. Mohammad, Double diffusive convection whitin a multilayer anisotropic horizontal porous layer
submited to cross gradients, First International Conference Applications of Porous Media, Djerba-Tunisie (4-8 June 2002)
R. Bennacer, A. Lakhal, H. Beji, M. Kessal, The Soret Effect on the Brinkman Model for Thermosolutal Convection in a Vertical
Annular Porous Layer’ First International Conference Applications of Porous Media, Djerba-Tunisie, (4-8 June 2002)
2001
47. F. Oueslati, R. Bennacer, H. Sammouda, H. Beji, A. Belghith, Convection naturelle thermosolutale dans un milieu poreux anisotrope
soumis à des flux croisés de chaleur et de masse, Journées Internationales de Thermique-JITH-2001, (17-20 septembre 2001).
48. T. Hammami, R. Bennacer, A. A Mohamad, R. Duval, “Natural Convection in a Vertical Slot using an Improved Type Two-layer
49.
50.
51.
52.
Turbulence Model.” Conference On Computational Fluid and Solid Mechanics. Massachusetts Institute of Technology/Cambridge USA:
MIT, (2001)
A.A.Mohamad, G.Labross, R.Bennacer, Regularization of the Velocity in an Axisymmetric Floating Zone, Micro-Gravity
Thermocapillary Convection. Fourth International Conference Single Crystal Growth And Heat & Mass Transfer-ICSC-01, Obninsk,
Russia (September 24-28, 2001,)
F. Joly, P. Vasseur, G. Labrosse, R. Bennacer, H. Beji, Stability Analysis Of A Shallow Cavity Under The Soret Efect, 2nd International
conference on Computational Heat and Mass Transfer, Rio de Janeiro, Brazil (22-26 Octobre, 2001,).
R. Bennacer, A. A. Mohamad, I. Sezai, Validation Exercise Natural Convection In Air-Filled Cubical Cavity, 2nd International
Conference for Heat and Mass Transfer Symposium, Palm Cove, Queensland, Australia (25-28 Mai, 2001)
R. Bennacer, A. A. Mohamad, G. Labrosse, H. Beji, Sensitivity On The Heat Flux Shape Of Thermo-Capillary Convection In SideHeated Liquid Bridge Preliminary Results, 2nd International Conference for Heat and Mass Transfer Symposium, Palm Cove,
Queensland, Australia, (25-28 Mai, 2001)
2000
53. R. Bennacer, D. Akrour, H. Beji, M.Betrouni, Oscillatory double diffusive convection similarity between parallel and cross temperature
and solutal gradients, 34th Heat Transfer Conference: Advanced Computationnal methods, Madrid-Espagne (2000).
54. M. Kessal, R. Bennacer, M. Amaouche, « Appropriate Boundary Conditions for Unsteady One dimensionnal Bubbly Flow Analysis »,
European Congress On Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, ECOMAS 2000, Barcelone (11-14 Septembre
2000).
55. R. Bennacer, F. Oueslati, H. Beji, A. Belguith, Convection in Porous Media with Cross Flux boundary conditions: Hysterisys Aspect,
International Thermal Science Seminar, Bled Slovenia (11-14 June 2000).
56. R. Bennacer, H. Beji, R. Duval, A. Mohamad : « Oscillating Thermosolutal Convection In Porous Media : Transition From Aiding To
Opposing », The Twelfth International Symposium On Transport Phenomena, Istambul, Turquie, pp 75-80, (16-20 juillet 2000).
29
Curriculum vitae
R. Bennacer
57. R. Bennacer, T. Hammami: « Numerical Simulation of evaporating water between two vertical walls using a new turbulence model », 8th
European Turbulence Conference, Barcelone Espagne (2000).
58. A. Akrour, R. Bennacer, M.Betrouni, D. Kalache, Unsteady Double Diffusive Convection In A Laterally Heated Stable Stratified Fluid,
Advances in Fluid Mechanics 2000, Montréal, Canada (24-26 May 2000,).
59. R. Bennacer, D. Akrour, H. Beji, M.Betrouni, Oscillatory double diffusive convection similarity between parallel and cross temperature
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
and solutal gradients, 34th Heat Transfer Conference: Advanced Computationnal methods, Madrid-Espagne (2000).
R. Bennacer, A. Mohamad, T. Hammami, Numerical Simulation of natural convection between two vertical walls using a new turbulence
model, 34th Heat Transfer Conference: Advanced Computationnal methods, Madrid-Espagne (2000).
R. Bennacer, M. Kessal,. Evolution Control Of Multiphase Flow Interface In Porous Media, 3rd European Thermal Sciences Conference,
Heidelberg Germany (13-13 Sept. 2000,).
R. Bennacer, A. Mohamad, T. Hammami, Numerical Simulation Of Turbulent Natural Convection In Vertical Channel Submitted To
Flux, 3rd European Thermal Sciences Conference, Heidelberg Germany (13-16 Sept. 2000).
R. Bennacer, D.Akrour, M. Kessal, M.Betrouni, Oscillatory Double diffusive convection with cross-temperature and solutal gradients. 3rd
European Thermal Sciences Conference, Heidelberg Germany (13-16 Sept. 2000).
D. Akrour, R. Bennacer, M. Betrouni, D. Kalache, Effect of buoyancy ratio on the hysterysis problem in a cavity with vertical gradient of
concentration, 9th International Symposium on Flow Visualization, Edinburgh United Kingdom (22-25 Août 2000).
A. Akrour, R. Bennacer, M.Betrouni, Hysterisys Double Diffusive Natural Convection In A Cavity With Cross Gradients, Third
International Conference on Applied Mathematics ans Engineering Sciences, Cassablanca, Maroc (23-25 Oct. 2000,)
R. Bennacer, A. Tobbal, H. Beji, The Effect of Porous Media Anisotropy on Double Diffusive Convection, Third International
Conference on Applied Mathematics ans Engineering Sciences, Cassablanca-Maroc (23-25 Oct. 2000).
1999-1992
67. R. Bennacer, A. Tobbal, A. Mohamad, Multicellular Flow Regime in Partially Porous Cavity, Internat. Conf. On Comput. Heat and Mass
transfer Famagusta, Chypre du Nord (26-29 April 1999).
68. R. Bennacer, H. Beji, P. Vasseur, Aiding to Opposing Thermosolutal Convection in Porous Annulus. Internat. Conf. On Comput. Heat
and Mass transfer Famagusta, Chypre du Nord (26-29 April 1999).
69. R. Bennacer, M.Benzadi, Numerical and experimental results for phase change problems in bounded domains, Third International
Conference on Multiphase Flow Lyon-France (8-12 June 1998).
70. A. Tobbal, R. Bennacer, R. Cabrillac, « Transfert de chaleur et d’humidité dans un milieu poreux multicouche hétérogène », Materials
Science and Concrete Properties, First International Meeting, Toulouse-France (5-6 March 1998,).
71. R.Bennacer, M.Benzadi : « Numerical and Experimental Results for Phase Change Problems in Bounded Domains », Third International
Conference on Multiphase Flow, Lyon -France (June 8-12 1998,).
72. R. Bennacer, M. Gindre, J-Y. Le Huerou, S. Serfaty, Validation of The Short Time Correlation Analysis, IEEE International Ultrasonics
Symposium, Japon (Oct., 1998,).
73. K. Daher, M. Gindre, J-Y. Le Huérou, R. Bennacer, H. Beji: « Short Time Correlation Analysis in Porous Medium », IEEE International
Ultrasonics Symposium, Toronto-Canada (Oct. 5-8, 1997).
74. M. Benzadi, R. Duval, R. Bennacer, H. Beji : « Un modèle analytique pour les problèmes de changement de phase ». Journée
Internationale de Transfert de Chaleur, Marseille-France (Juillet 1997).
75. M. Benzadi, R. Duval, R. Bennacer, H. Beji: « An analytical model for some change phase problems in bounded domains compared with
an experimental acoustic method », Symposium on Advances in Computational Heat Transfert, Cesme-Turquie (May 1997).
76. A. Tobbal, R. Bennacer: « Double diffusive natural convection in porous media : hydraulic anisotropy ». Symposium on Advances in
Computational Heat Transfer, Cesme-Turquie (Mai 1997).
77. R. Bennacer, A. Tobbal: Coupled Heat and Mass Transfer in Vertical Anistropic Porous Layer. Heat Transfer 96: Fourth International
Conference on Advanced Computational Methods in Heat Transfer. Udine - Italy (8-10 July 1996).
78. A. Benard, R. Bennacer, D. Gobin, , L.Y. Sun: Melting of pure ice in an aqueous solution: structure of the thermohaline convective flow.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
10th International Heat Transfer Conference. Brighton, England (14-18 August 1994). Vol 4, 7-12.
A. Benard, R. Bennacer, D. Gobin, , L.Y. Sun: Convection double diffusive par fusion d’un solide pur dans un fluide binaire. COMET 7,
Orléans-France (30 June -2 Juillet 1993).
R. Bennacer, D. Gobin: Numerical experiments on natural convection in the vicinity of the density maximum ITEC-93, First
International Thermal Energy Congress, Marrakech-Maroc (6-10 June 1993,).
D. Gobin, R. Bennacer: Double diffusion in a vertical fluid layer: stability analysis and numerical results. Winter Annual Meeting ASME.
Session : Stability of Convective Flows, Anaheim, Californie (novembre 1992,). Vol HTD 219, 15-21.
L.Y. Sun, R. Bennacer, Y. Toguyeni, D. Gobin, C. Benard: Experiments on the role of the density maximum on phase change in aqueous
solutions. Winter Annual Meeting ASME. Session : Fundamentals of Phase Change, Anaheim, Californie (Novembre 1992,). Vol HTD
215.
L.Y Sun, R. Bennacer, Y. Toguyeni, M. Delisee: Influence of water density variations on the shape of a melting ice front. Eurotherm 30.
Transfert de Chaleur dans les Processus à Changement de Phase. Orsay-France (22-23 Octobre 1992,). 189-192
R. Bennacer, D. Gobin: Onset of double diffusive natural convection in a vertical enclosure. Heat Transfer 92: Second International
Conference on Advanced Computational Methods in Heat Transfer. Milan-Italie (7-10 July 1992), Vol. 2, 91-108.
Conferences Nationales
2006
30
Curriculum vitae
1.
2.
3.
4.
R. Bennacer
S. Jaballah, R. Bennacer, H. Sammouda, A. Belghith, Simulation numérique de la convection forcée dans un Canal plan partiellement
rempli d’un milieu poreux et soumis à un flux de chaleur, SFT 2006
F. S. Oueslati, H. Sammouda, R. Bennacer, A. Belghith, Effet vibrationnel en convection dans une cavité, SFT 2006
H. Ben Hamed, R. Bennacer, H. Sammouda, Influence de l’effet Soret sur la stabilité d’un écoulement de poiseuille chauffé par le bas :
analyse tridimensionnelle, SFT 2006
R. Bennacer, M. El Ganaoui, Investigation Numerique de l’amplification de la convection Marangoni lors d’évaporation dans les tubes
capillaires, SFT 2006
2005-2004
5. H. Beji, R. Bennacer, P. Vasseur ' Effet de la thermodiffusion sur la convection en domaine annulaire' Congrés Français de Mécanique,
septembre 2005, Reims, France.
6. A.Semma, M. El Ganaoui, R. Bennacer, A. Cheddadi, Simulation Numérique de la Convection Thermocapillaire dans une Configuration
de Zone Flottante à faible nombre de Prandtl, 17ème Congrès Français de Mécanique, Troyes,-Septembre2005
7. A.Bahloul, P. Vasseur, L. Robillard, R. Bennacer , H. Beji, Rayleigh-Bénard convection in a two component fluid saturated layer in the
presence of side heating, 17ème Congrès Français de Mécanique, Troyes,-Septembre2005
8. R. Bennacer, H. Beji , P. Vasseur, Effet De La Thermodiffusion Sur La Convection En Domaine Annulaire, 17ème Congrès Français de
Mécanique, Troyes,-Septembre2005
9. A. Bahloul, L. Robillard, P. Vasseur R. Bennacer , H. Beji ‘Rayleigh-Bénard convection in a two component fluid saturated layer in the
presence of side heating’, 7ème Congrés de Mécanique, Maroc 2004
2003
10. R. Bennacer, A. Lakhal, Analyse numérique et analytique de la convection en domaine annulaire : Effet de la thermodiffusion, JMP
2003, Toulouse (12-13 Novembre 2003).
11. A. Lakhal, R. Bennacer, H. Beji, Effet de la thermodiffusion sur la convection en domaine annulaire : Solutions multiples, 16ème Congrès
Français de Mécanique, Nice,(1-5 septembre 2003).
12. K. Sefiane, R. Bennacer, M. El Ganaoui, Numerical investigation of the role of thermal evaporation profile initiating Marangoni
convection in capillary tubes, 16ème Congrès Français de Mécanique, Nice, (1-5 septembre 2003)
13. K. Choukairy, R. Bennacer, Modification des transferts de chaleur dans une configuration cylindrique par utilisation d’obstacle, 16ème
Congrès Français de Mécanique, Nice, (1-5 septembre 2003)
14. E. Semma, M. El Ganaoui, R. Bennacer, A. Cheddadi, Etude des instabilités de la phase fluide et de l’interaction solide/liquide en
présence de convection thermocapillaire, 16ème Congrès Français de Mécanique, Nice, (1-5 septembre 2003).
15. M. El Ganaoui, R. Bennacer, K. Sefiane, C. Buffone, Etude numérique de l’influence des conditions thermiques sur les transferts à
l’interface liquide/vapeur dans un tube capillaire, Congrès annuel de la SFT, Grenoble (3-6 Juin 2003).
2002-2001
16. R. Bennacer, M. El Ganaoui, P. Bontoux, Investigation numérique de la convection thermocapillaire durant la croissance par zone
flottante en microgravite, Congrès annuel de la SFT, Vittel, (03-06 juin 2002).
17. R. BENNACER, Solution de référence en convection naturelle tridimensionnelle (Poster), Calcul Scientifique pour les Sciences de
l’Ingénieur’ à Limoges, (27-28 Février 2002)
18. T. Hammami, R. Bennacer, A. A Mohamad, Comparaison du model Bas Reynolds avec un nouveau model bi couche pour la simulation
de la convection naturelle dans un canal, XVième Congrès Français de Mécanique Nancy (2001)
1997-1996
19. Tobbal, R. Bennacer, R. Cabrillac : « Effet de l’anisotropie des milieux poreux sur le transfert de chaleur et de masse ». 13ème Congrès
Français de Mécanique, Poitiers (Septembre 1997).
20. H. Beji, R. Bennacer, M. Gindre, J.H. Le Hueroux: Suivi spatio-temporel d’un front de changement de phase par une méthode
acoustique. 4ème Congrès Français d’Acoustique CFA97, Marseille (Avril 1997), Vol 1 , 129-132.
21. M. Benzadi, R. Bennacer, R. Duval, M. Gindre, J.H. Le Hueroux: Etude du suivi d’un front de changement de phase en milieu poreux
numériquement et expérimentalement. Aussois (GEO 96)
22. A. Tobbal, R. Bennacer, R. Cabrillac, H. Beji : Effet de l’anisotropie des milieux poreux sur le transfert de chaleur et de masse Aussois
(GEO1996)
1994-1993
23. R. Bennacer, D. Gobin : Formation de structures multicellulaires en convection naturelle thermosolutale. Congrès annuel de la SFT,
CNAM, Paris (Mai 1994).
24. A. Benard, R. Benard, R. Bennacer, D. Gobin: Fusion d’un matériau pur dans un mélange binaire: Etude expérimentale et numérique des
écoulements de convection thermosolutale. Journée SFT, Thermique des matériaux en cours de transformation. Nantes (17 Mars 1994).
25. R. Bennacer, D. Gobin: Convection naturelle double diffusive au voisinage du maximum de densité. 11ème Congrès Français de
Mécanique, Lille - Villeneuve d’Asc (6-10 Septembre 1993). . 2, 33-36
Conferences Cooperations
1.
2.
R. Bennacer, complexite des problemes non-lineaires : convection naturelle, Quatrieme Journées Tunisienne sur les Ecoulements et
les Transferts, Tunis-Tunisie (19-22 Dec. 2002)
R. Bennacer, F. Oueslati, H. Beji, A. Belghith, Thermosolutal convection in porous media: multiple solution under cross gradients,
Journées Tunisienne sur les Ecoulements et les Transferts Tunisie (4-6 novembre 2000)
31
Curriculum vitae
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
VI.
R. Bennacer
D. Akrour, R. Bennacer, M. Betrouni, D. Kalache Récupération d’énergie solaire par chaleur sensible: analyse numérique, 2eme
Symposium du Comité Algérien de l’énergie, Alger (15-16 novembre 2000).
D. Akrour, R. Bennacer, M. Betrouni, Etude d’écoulement oscillatoire en convection naturelle thermosolutale en présence d’un
gradient vertical de concentration, 5eme séminaire International sur la physique Energétique, Bechar Algerie (07-09 novembre
2000).
D. Akrour, R. Bennacer, M. Betrouni, Influence du nombre de Lewis sur la convection naturelle thermosolutale, 7eme Journées
Maghrébines des Sciences des Matériaux, JMSM 2000, Kénitra Maroc (20-21 septembre 2000).
D. Akrour, R. Bennacer, M. Betrouni, Influence of the buoyancy ration and the Lewis number on the double-diffusive natural
convection, Scientific Research Outlook in the Arab World and the New Millennium, United Arab Emirates, (April 24-26 2000)
D. Akrour, R. Bennacer, M. Betrouni Etude De L’influence du Rapport des Forces de Poussées sur La Convection Thermosolutale
En Régime Stationnaire. International Symposium on Hydrocarbons and Chemistry, (30 mai au 01 juin 2000).
D. Akrour, R. Bennacer, M. Betrouni, D. Kalache, Influence du nombre de lewis sur la convection naturelle thermosolutale,
JEMM2000: Journées Euro-Maghrébines sur la Mécanique, Annaba, Algerie (17-19 Octobre 2000).
D. Akrour, M. Betrouni, R. Bennacer , D. Kalache, Modelisation du transfert de chaleur et de masse, Journées Nationales sur les
Systèmes Thermiques, JNSTA 99, USTHB, Alger (18-20 mai 1999).
D. Akrour, R. Bennacer, M. Betrouni Influence du nombre de couche homogène en concentration sur la convection double
diffusion transitoire, 2eme Séminaire National de Génie des Procédés, USTHB, Alger (5-6 décembre 1999)
D. Akrour, R.Bennacer, M.Betrouni, D.Kalache, Modélisation numérique de la convection thermosolutale dans un domaine fluide
multicouche, Journées Nationales sur la Valorisation des Energies Renouvelables, Tlemcen, Algérie (23-24 Nov. 1999).
D. Akrour, H. Beji, R. Bennacer , M. Betrouni, Effet de L’initialisation sur la convection Thermosolutale Transitoire, 4ème
Journées Maghrebines d’Etudes de Génie-Mécanique, Constantine Algérie, (28-30 Nov. 1999).
S. Aggoun, H.Beji, R.Bennacer , R.Duval, Compromis entre le stockage d’énergie et la résistance mécanique des matériaux de
construction : incorporation de paraffine, 4ème Journées Maghrébines d’Etudes de Génie-Mécanique, 28-30 Nov. 1999, Canstantine
Algerie.
R. Bennacer, H. Beji , R. Duval, « Phase Change Interface Study in High Speckle Domain » Deuxième Journée Tunisiennes sur les
Ecoulements et les Transferts, Bizerte-Tunisie (6-8 Nov. 1998)
A.Tobbal, R. Bennacer , H. Beji, « Transferts Thermosolutale en Milieux Poreux Anisotrope » Deuxième Journée Tunisiennes sur les
Ecoulements et les Transferts Bizerte-Tunisie (6-8 Nov. 1998)
A. Tobbal, R. Bennacer, R. Cabrillac: Convection Thermo-Solutale dans un Milieu Poreux Multicouche Hétérogène, Can. Soc. Mech.
Eng. Toronto-Canada (49-22 May, 1998).
R.Bennacer, H. Beji, M.Benzadi , D. Joly : « Study of Phase Change Interface in Saturated Porous Media », 27th Israel Conference on
Mechanical Engineering, Haifa-Israel (Mai 19-20 1998,)
H. Beji, R. Bennacer, Réglementation dans l’Isolation Thermique en France, Colloque Franco-Ukrainien, Les Problèmes d’économie
d’Energie dû à l’Utilisation de Ciments Effectifs et des Bétons, (7-11 Avril 1997).
R. Bennacer, H. Beji, M. Benzadi , R. Duval, Etude Numérique et Expérimentale du Suivi d’un Front de Dégèle dans un Milieu Poreux
Saturé, Colloque Franco-Ukrainien, Les Problèmes d’économie d’Energie dû à l’Utilisation de Ciments Effectifs et des Bétons, (7-11
Avril 1997).
A.Tobbal, R. Bennacer, H. Beji , R. Cabrillac, Effet de l’Anisotropie Thermique et Hydraulique des Milieux Poreux sur le Transfert de
Chaleur et de Masse » Colloque Franco-Ukrainien, Les Problèmes d’économie d’Energie dû à l’Utilisation de Ciments Effectifs et des
Bétons, (7-11 Avril 1997).
A.Tobbal, R. Bennacer, Effet de l’anisotropie thermique et hydraulique des milieux poreux sur les phénomènes de transferts, Colloque
Franco-Québécois, Toulouse (mai 1997,).
H. Beji, R. Bennacer, Convection Thermosolutale en Milieu Poreux Saturé, Colloque Franco-Lituanien, Univ. de Vilnius (août/sept.
1996).
H. Beji, R. Bennacer, A. Tobbal, Coupled Heat and Mass Transfer in Vertical Anisotropic Porous Layer, Colloque Franco-Lituanien,
Univ. de Vilnius (août/sept. 1996).
H. Beji , R. Bennacer: Convection thermosolutale en milieu poreux saturé confiné dans une cavité cylindrique, Colloque Maghrebin sue
les Modèles Numériques de l’Ingénieur, Rabat, Maroc (23-25 Novembre 1995).
H. Beji , R. Bennacer, Transfert de chaleur et de masse en régime transitoire, Colloque Maghrébin sur les Modèles Numériques de
l’Ingénieur, Rabat, Maroc (23 novembre 1995).
R. Bennacer, L.Y. Sun, K.Y. Toguyeni: Convection naturelle thermique dans les solutions aqueuses : visualisation et simulation
numérique. Colloque Inter-Universitaire Franco-Marocain : Energies Renouvelables et Utilisation Rationnelle de l’Energie. Marrakech
(27-29 mai 1992), 245-247.
Rapport
Rapport pour DGA Ref. Convention 04C0125 (2005).
Rapport pour FISU/04 (2005).
Rapport pour Projet CMCU n° 04 G1312 (2004).
Rapport pour le projet Energie-CNRS (2003).
Rapport intermédiaire pour le projet FICU-AUPELF (2002).
Rapport pour le projet FICU-AUPELF (2001).
Rapport pour General-Electric (2000).
Rapport pour General-Electric (1999).
Rapport final ANDRA 1993/1994.: Modélisation de la migration d’espèces solubles en milieux poreux saturés et non saturés sous l’effet
de transferts couplés. A. ABDELMALEK, J. SICARD, H. BEJI, R. BENNACER
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R. Bennacer
Annexe 2 : Descriptif des Thèses Soutenues
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
T1
Thèse de A. TOBBAL
Influence de l’anisotropie et de l’hétérogénéité sur le transfert de chaleur et
d’humidité dans les matériaux de construction
Mai 1998 à l’Université de Cergy-Pontoise
F. Allard (Pr), R. Bennacer (Mcf), R. Cabrillac (Pr), H. Dumontet (Pr), B. Duthoit
(Pr), R. Duval (Pr), Et B. Perrin (Pr)
Ce travail essentiellement numérique concerne l’étude de la convection thermosolutale dans des milieux
poreux saturés anisotropes et multicouches. La configuration étudiée est celle d’une cavité rectangulaire
soumise à des gradients horizontaux de température et de concentration constants et uniformes entre les
parois verticales. Dans un premier temps l'étude s'est focalisée sur les transferts dans un milieu poreux
anisotrope remplissant la totalité de la cavité; par la suite nous nous sommes intéressés au cas d' un milieu
multicouche constitué de deux couches poreuses verticales entre lesquelles est intercalée une couche
fluide.
Le modèle mathématique retenu est celui de Darcy-Brinkmann et les conditions aux limites choisies
permettent l’obtention du régime permanent. La résolution numérique du problème est basée sur la
méthode des volumes finis. L’influence de l’anisotropie en conductivité thermique, de l’anisotropie en
perméabilité et d'autres paramètres du problème sur les transferts de chaleur, de masse et sur les structures
d’écoulement a été analysée. Dans le cas du milieu multicouche l'influence de l'épaisseur de la couche
fluide a été également étudiée.
Lorsque les forces de volume d'origine thermique et solutale sont coopérantes, une étude analytique basée
sur la méthode des ordres de grandeur a été établie pour le cas du milieu poreux en prenant en compte
l’anisotropie thermique et hydraulique de ce dernier. Dans la configuration multicouche et pour la gamme
de paramètres considérés, l’étude théorique est basée sur l’hypothèse d’un écoulement convectif dans la
couche fluide et d'un régime diffusif dans les deux couches poreuses latérales.
En régime de Darcy les résultats numériques ont été confrontés aux études analytiques et une très bonne
concordance a été observée. Dans la gamme des paramètres étudiés, ces corrélations ont permis d'estimer
l'influence de l’anisotropie thermique et hydraulique et de l’épaisseur de la couche sur l'évolution des
transferts de chaleur et de masse.
T2
Thèse de M. BENZADI
Contribution à l’étude numérique et expérimentale de changement de phase en
milieu poreux saturé (généralisation de la formulation enthalpique)
18 juin 1999 à l’Université de Cergy-Pontoise
H. Béji (Mcf-Hdr) R. Bennacer (Mcf), R. Duval (Pr), M Giat (Pr), Ph.
Hervé (Pr), M. S. Sifaoui (Pr)
Cette thèse constitue une contribution à l'étude numérique et expérimentale de changement de phase en
milieu poreux saturé, elle est consacrée à l'étude des processus de fusion et de solidification, tant du point
de vue de la connaissance de ces processus (modélisation macroscopique, simulation numérique,
expérience de laboratoire) que du point de vue de leur contrôle (identification de position du front dans un
milieu poreux saturé).
Sur le plan théorique et numérique, nous avons exposé dans cette étude la formulation mathématique
macroscopique des équations de conservation pour décrire clairement le cheminement qui conduit à une
modélisation des processus de changement de phase d'un fluide (eau) saturant un milieu poreux, nous
avons développé un modèle enthalpique qui nous a permis de traiter explicitement le problème de
changement de phase dans un seul domaine poreux constitué de deux sous domaines, liquide équivalent et
glace équivalent. Nous avons développé un code numérique, en utilisant la méthode des volumes finis, ce
code a été validé avec la solution du problème de Stefan adaptée à un milieu poreux saturé. Un modèle
analytique pour les problèmes de changement de phase dans un domaine borné, inspiré du problème de
Stefan a été développé. Les résultats expérimentaux obtenus permettent de mieux décrire la cinétique des
transferts de changement de phase et de vérifier la précision des résultats obtenus par simulation
numérique.
Par ailleurs, pour atteindre une précision significative des mesures de température, nous avons développé
une méthode acoustique mieux appropriée à l'analyse du front de changement de phase, utilisant un
algorithme développé appelé "analyse de corrélation des temps courts".
33
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R. Bennacer
T3
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
Thèse en cotutelle de A. AKROUR -U.C.P-U.S.T.H.B.-
Etude numérique de la convection thermosolutale transitoire dans des
cavités rectangulaires.
26/04/2000 l’Univ. des Sciences et Technologies Houari Boumediene (Alger)
A. Bendib (Pr), A. Salem (Pr), R. Bennacer (MCF), M. Kessal (Pr), A.
Benzaoui (CC), D. Kalache (Pr), M. Betrouni (CC)
Ce sujet de thèse concerne l'étude de l’étang solaire. Une configuration
simplifiée en découle où on considère un domaine totalement fluide soumis à
un gradient de température perpendiculaire au gradient de concentration qui
lui est appliqué.
Nous avons envisagé les deux cas de conditions aux limites : première et
deuxième espèce. Dans le cas des conditions aux limites de première espèce,
une analyse de la troisième direction a été effectuée. Les écoulements sont
effectivement bidimensionnelles pour des forces essentiellement thermiques
ou solutales, mais ils deviennent tridimensionnels dans la zone de transition
des transferts convectifs vers les transferts diffusifs avec la possibilité de
solutions permanentes dissymétriques ou transitoires. L’identification de tels
régimes permet sur le plan académique de mieux cerner l’aspect fondamental
des différentes bifurcations possibles. Sur le plan pratique ces résultats nous
renseignent sur les conditions d’exploitations à éviter.
T4
Sujet
Soutenance
Thèse en cotutelle de F. Oueslati de l'Université de Tunis
Effet de la thermodiffusion sur les transferts de chaleur et de masse dans
les milieux poreux anisotropes soumis à des flux de masse et de
température croisés
11/01/2002 à l’Université Tunis (Tunisie).
Jury :
A. Belghith (PR), Ben Nasrallah (PR), Rejab (PR), H. Samouda (MCF),
R. Bennacer (MCF)
Résumé
Ce sujet de thèse traite de l’étang solaire stabilisé par un milieu poreux. Une
configuration simplifiée en découle où on considère un domaine totalement
poreux et saturé par un fluide binaire soumis à un gradient de température
perpendiculaire au gradient de concentration qui lui est appliqué.
Nous avons analysé sous un point de vue académique les répercussions sur les
transferts de différents phénomènes mis en jeu tel que :
Effet Soret,
Anisotropie hydrodynamique,
• Surface libre (Rigide-Rigide, Rigide-Libre et Libre-Libre).
Une analyse systématique nous a mené à définir d'une part, des conditions
optimales d'utilisation de tel-systèmes et d'autre part les conditions pratiques
permettant de négliger ou de prendre en compte les effets croisés.
Les conditions dynamiques externes ainsi que l’effet Soret se sonr révélés
determinant dans la zone de transition (bifurcation).
34
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T5
Thèse de A. GUIAVARCH
Sujet
Etude l'amélioration de la qualité environnementale des bâtiments par intégration
de composants solaires - Encadrement B PEUPORTIER H. BEJI, et R. BENNACER
Soutenance
Jury :
27 novembre 2003 à l’Université de Cergy-Pontoise
Pr. G. Achard,Dr. H. Beji, Dr. R. Bennacer, Pr. R. Duval, Pr. J.-B. Gay, Mme S.
Kherrouf, Dr B. Peuportier, Pr. T. Truong, financement : ADEME et EDF (bourse)
Résumé
La thèse porte sur l'étude de l'amélioration de la qualité environnementale des bâtiments par intégration de
composants solaires. Il s'agit de développer des modèles de composants solaires en prenant en compte les
interactions possibles entre ces composants et le bâtiment. De plus, il s'agira de présenter des résultats d'analyse du
cycle de vie de tels composants, puis d'intégrer ces résultats dans le bilan global d'un bâtiment.
Concrètement, le travail effectué va servir à compléter un outil déjà existant d'aide à la conception des bâtiments
(nommé 'EQUER'+COMFIE') qui est capable d'effectuer le bilan environnemental de ceux-ci.
Il est important de noter que cette thèse a pour but d'étudier des systèmes 'composants solaires +bâtiment' selon un
approche globale. Le but est de pouvoir étudier les différentes familles de systèmes (capteur thermique + ballon
d'eau chaude par exemple), puis de réaliser l'implémentation informatique de chacun d'eux avec un programme de
simulation thermique de bâtiment déjà existant. Toutefois l'effort de modélisation sera principalement porté sur le
capteurs..
Ce système fait diminuer significativement les besoins de chauffage du bâtiment, et ainsi le bilan énergétique du
capteur photovoltaïque est amélioré (le rendement énergétique global du capteur est multiplié par deux .
T6
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
Thèse de T. Hammami.
Contribution à la modélisation de la turbulence en convection naturelle
08 septembre 2004 à l’Université de Cergy Pontoise
C. Dang-Vu (PR), P. Bontoux (DR), J. Padet (PR), G. Desrayaud (PR), R. DUVAL (PR), R.
Bennacer (MCF-HDR), O. Labbé (ONERA), A. A. Mohamad (PR)
La turbulence est décrite généralement comme étant un écoulement désordonné, en temps et en espace. Elle est
imprévisible au sens qu’une petite perturbation initiale à un instant donné s’amplifie rapidement et rend impossible
une prédiction déterministe de son évolution.
C’est dans cette complexité que l’art de la modélisation de la turbulence, dont les techniques sont en constante
évolution, tente de décrire au mieux ces phénomènes complexes par des mécanismes relativement simples.
Diffrentes techniques de modélisations existent : statistiques de fermeture en un point RANS (Reynolds Averaged
Naviers-Stockes) ou la simulation des grandes échelles (LES). Ces méthodes présentent toutes un point commun à
savoir la difficulté à modéliser la zone près de la paroi. à forts gradients. La résolution directe de l’écoulement dans
cette zone, reste encore très onéreux. Le problème est encore plus contraignant pour la couche en convection
naturelle. Il est caractérisé par un maximum de vitesse très près de la paroi. Les lois de parois "peu universelles" ne
s’appliquent qu'à des configurations bien définies. Par ailleurs, les modèles dits du type ‘’k- e bas Reynolds’’
exigent un raffinement local du maillage et manquent même de justification physique.
L’une des préoccupations principales de cette thèse concerne la modélisation de cette zone pariétale pour la
convection naturelle. L’objectif est de trouver une modélisation robuste et peu coûteuse numériquement.
La modélisation dite "bi-couche", est un concept relativement nouveau. Elle consiste à scinder l’écoulement
turbulent en deux couches et à modéliser la zone près de la paroi à l’aide d’un modèle simplifié ; par ailleurs, on
utilise un modèle d’ordre élevé pour la zone externe. Cette approche, déjà expérimentée en convection forcée, prédit
une meilleure physique de l’écoulement pariétal (prédiction des zones de décollement, transition à la turbulence,
etc.…) mais permet aussi une réduction considérable de l’effort de calcul nécessaire par rapport aux modèles
classiques. Nous nous efforçons dans ce travail à développer ce concept pour ce type d écoulement. Notre
contribution sur l’analyse de la couche limite se base sur les résultats récents de la DNS dans un canal (1999) ainsi
que sur l’expérience de la couche limite sur une paroi à température imposée (1990). Nous développé un modèle
simplifié de la turbulence dans la zone pariétale. Par la suite, le modèle simplifié développé, est combiné avec un
modèle du type k-e bas-Reynolds dans une approche "bi–couche" pour la simulation de divers configurations
d’écoulement en convection naturelle, monodimensionnelles puis bidimensionnelles et cela pour différentes
configurations géométriques et variétés de paramètres de contrôle de l’écoulement.
35
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T7
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
Thèse de K. CHOUKAIRY (Université de Cergy Pontoise, 2001/2004)
Convection naturelle en configuration cylindrique : effet d’un obstacle sur les
instationnarités (étude numérique et expérimentale)
05 juillet 2004
Pr C. Costa, K. Sefiane, J. Sicard, R. Bennacer, R. Duval, G. Desrayaud
Phénomènes de Transfert en régime instationnaire, étude expérimentale et numérique Responsabilité scientifique.
Encadrement. BENNACER (Direction de thèse R.DUVAL. financement : bourse marocaine + vacations à l’UCP.
Les transferts par convection naturelle sont fréquemment utilisés dans les différents procédés et sont également
rencontrés dans diverse situation dans la nature.
Afin d'améliorer ces transferts il est possible de perturber l'écoulement d'origine par un obstacle le long du trajet
de l'écoulement principal. Cet obstacle modifie d'une part la structure de l'écoulement et affecte les transferts locaux.
D'autre part il permet la transition vers et l'obtention d'une solution oscillatoire (instationnaire) qui permet d'accroître
les transfert par un mode macroscopique (tourbillon) en complément du mode local (diffusion thermique).
L’effet d’un obstacle sur le transfert thermique, induit par convection naturelle instationnaire, est étudié
expérimentalement et numériquement.
La configuration considérée est celle du domaine annulaire dont le cylindre intérieur est une résistance
chauffante et le cylindre externe est en Plexiglas afin de permettre l'observation. L’obstacle est collé à la résistance
chauffante ce qui modifie la structure de la couche limite. L'obstacle est positionné a proximité du cylindre interne
car c'est a proximité de ce dernier que les vitesses importantes sont atteintes (vu la dissymétrie en cylindrique). La
visualisation et la détermination du champs de vitesse de cet écoulement (considéré bidimensionnel), est réalisée à
l'aide d'un dispositif de vélocimétrie à imagerie de particule(VIP). Le champ d’écoulement obtenu démontre les
avantages de la méthode et l’importance de cette technique expérimentale pour l'analyse de tel phénomène ainsi que
la validation des modèles numérique.
L’étude numérique est effectuée en considérant l’écoulement bidimensionnel, la variation de la densité est régit
par l’approximation de Boussinesq. La méthode des volumes finis est utilisée pour résoudre les équations de
conservation. La variation temporelle de Nusselt et de l’énergie est déterminée pour la configuration avec et sans
obstacle.
T8
Sujet
Thèse de A. Lakhal (Université de Cergy Pontoise, 2000/2004)
Contribution à l’étude de la thermodiffusion en milieu poreux dans des cavités
confinés
Soutenance
Jury :
11 octobre 2004 à l’univ. de Cergy-Pontoise
Pr. P. Vasseur, Pr. T. Hoang Mai , Pr. J. Miriel, Pr. Ph. Herve, Pr. R. Duval, Dr R.
Bennacer, Dr. H. Beji
Résumé
Le transfert de chaleur et de masse est fréquemment rencontré aussi bien dans la nature que dans
l’industrie. Ces transferts sont dues à la formation d’un gradient de concentration induit par le gradient
thermique, processus connus sous le nom de thermodiffusion ou d’effet Soret. Les domaines
d’application sont nombreux tels que dans le domaine de l’exploration et la production pétrolière, la
séparation des constituants…etc.
Dans cette thèse, les transferts de chaleur et de taux de séparation d’espèce par convection naturelle
thermosolutale en milieux fluides et poreux confinés ont été étudiés analytiquement et numériquement.
Les géométries considérées sont des cavités cylindriques et rectangulaires de rapport de forme variable.
Les parois actives sont soumises à un flux constant de chaleur. Nous avons examiné dans le cas de la
cavité allongé verticalement, les transferts de chaleur et de taux de séparation d’espèce dans le modèle de
Darcy en configuration cylindriques en tenant compte de l’effet Soret. Une solution analytique a été
dérivée en se basant sur le concept de l’écoulement parallèle. L’accord obtenu entre les solutions
analytiques et numériques s’est avéré excellent. Nous insistons particulièrement à l’influence de taux de
séparation, de Lewis, de nombre de Rayleigh poreux et de la courbure des parois sur les transferts.
Le traitement du cas où les forces de taux de séparation (thermique et solutales) sont égales et
opposées, a montré l’existence d’un seuil pour le nombre de Rayleigh en – deçà de laquelle la solution
diffusive est stable. La valeur critique de Rayleigh numérique est déterminée en fonction de la courbure.
Les cas d’amélioration de séparation par un allongement horizontale a également été considéré.
36
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Annexe 3 : Descriptif des Thèses en cours
T1
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
Thèse de Adrien Bouvet (Co-direction de thèse)
Caractérisation et modélisation des barrières thermiques thermo-dégradables
L’utilisation des barrières thermiques est devenue courante dans les applications aérospatiales. Bien
qu’elles aient toutes le même objectif, limiter l’influence des flux de chaleur, il en existe de différents
types. Elles peuvent être classées en deux grandes catégories les barrières thermiques dites « inertes » et
les barrières thermiques dites « réactives ».
Dans cette étude nous nous intéresserons aux barrières thermiques dites réactives qui utilisent la
technologie des matériaux thermo-dégradables. Cette technologie est utilisée pour des applications à
structure consommable, mono-application, fonctionnant principalement en régime transitoire. Les
réactions chimiques qui se développent au sein de ces matériaux leurs confèrent une capacité d’isolation
transitoire particulièrement élevée et de plus elles engendrent une diminution de la masse de l’engin.
Deux phénomènes sont à l’origine de cette efficacité :
– Le caractère endothermique de la réaction
– La partie gazeuse du produit de la réaction joue le rôle de fluide caloporteur qui évacue de
l’énergie. Ils sont évacués via la chambre de combustion.
En application directe, l’étude devra permettre de modéliser la protection thermique d’un statoréacteur
de type missile. La protection thermique de ce type d’engin se compose de deux parties une partie
cylindrique autour de la chambre de combustion et une partie sphérique qui protége la case moteur. De
plus, les deux protections thermiques sont multi-couches. Le code de calcul devra être réalisé en
coordonnées cylindriques et sphériques et intégrer le calcul multi-couches. Dans ce rapport, seule l’étude
sur la partie cylindrique sera présentée.
T2
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
Thèse de Haykel Ben Hamed (direction de thèse)
Etude 3D de la convection Mixte thermogravitationnelle en milieu poreux
L’objectif de cette étude numérique et expérimentale de thermogravitation est de mieux préciser les
conditions physiques permettant d’optimiser le degré de séparation des espèces en vue de la
réalisation d’applications industrielles rentables
Sous l’effet d’un gradient thermique imposé, il est possible de séparer les constituants d’un mélange
monophasique de fluides. Ce phénomène est appelé thermodiffusion ou effet Soret. Il est Par
exemple, il est possible de séparer les isotopes d’un même élément. De plus en couplant la
convection naturelle au phénomène de thermodiffusion, il est possible d’accroître notablement le
degré de séparation. Ce travail de recherche comportera deux volets. Un premier portant sur la
simulation numérique 3D, utilisant un code volumes finis ou spectral développé au sein de nos
équipes de recherche pour l’analyse des écoulements dans une enceinte parallélépipédique poreuse
saturée par un fluide binaire. Un deuxième volet expérimental portera sur la mesure du degré de
séparation au sein du mélange binaire saturant la structure poreuse .
37
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R. Bennacer
T3
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
Modélisation et optimisation de capteurs solaires hybrides avec stockage
Date à fixer
L'intégration de capteurs solaires photovoltaïques en tant qu’éléments de construction représente une solution
prometteuse pour l’industrie, et en terme de capacité de production d’électricité. Pour résoudre les problèmes
d'échauffement de ces capteurs qui réduisent leur performance et leur durabilité des solutions de modules hybrides
photovoltaïques-thermiques sont envisagées. Ces capteurs mixtes présenteraient un double avantage : optimiser le
rendement électrique en récupérant la puissance calorifique inutilisée pour alimenter un système de chauffage ou
d'eau chaude sanitaire. L'étude portera sur la modélisation du comportement d'un de ces capteur hybride.
Le module de base d'un capteur hybride est composé d'un vitrage dans lequel sont noyés des capteurs
photovoltaïques (qui occupent un certain pourcentage variable de la surface du vitrage), ce vitrage est refroidi coté
intérieur par une lame d'air située entre le vitrage et un absorbeur thermique. La circulation d'air assure donc la
double fonction de refroidissement de l'absorbeur et du vitrage et de récupération de cette chaleur en vue du
chauffage.
Le but de l'étude est d'optimiser le fonctionnement du capteur hybride, de manière à obtenir un bon rendement
photoélectrique (qui décroît très fortement quand la température augmente), tout en récupérant la chaleur par l'air
caloporteur. Ceci passe par une étude aérothermique comprenant les transferts de chaleur couplés (conduction,
convection, rayonnement solaire et rayonnement infrarouge) et l'optimisation du régime d'écoulement de la lame
d'air pour obtenir un régime turbulent plus propice à évacuer la chaleur.
Différentes formes et élancements du capteur seront étudiés dans le cas de convection naturelle de la lame d'air,
ainsi que la proportion de surface photoélectrique par rapport à la surface du vitrage et que l'épaisseur de la lame
d'air.
Une autre solution novatrice et prometteuse sera également étudiée :
• celle d'un échangeur constitué d'un milieu poreux absorbant le rayonnement parasite pour en évacuer la
chaleur grâce à la lame d'air. De nouveaux milieux poreux fibreux possèdent des propriétés très
intéressantes pour ces problèmes. Ils font l'objet de nombreuses recherches actuelles.
• Le stockage d’énergie (le jour) par changement de phase et sa restitution durant la nuit.
Le travail effectué dans le cadre de cette thèse comprendra les aspects simulation physique du capteur et de ses
éléments, et la simulation numérique permettant de faire varier les caractéristiques du capteur en vue de
l'optimisation, pour pouvoir définir les performances de ces capteurs dans des situations météorologiques et
géographiques données. L’établissement d’un outil informatique simple d’utilisation afin d’aider et encouragé les
architectes dans le choix et le dimensionnement de tel système. Il permettra par ailleurs de démocratiser de telles
solutions.
T4
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
Thèse de A. Ghellab (co-encadrement)
Thèse de T. T. NGO (direction de thèse)
Influence Des Parametres De Formulation Sur La Pompabilite Des Betons
Date à fixer
L’objectif consiste sur à’étudier et analyser de l’influence de la formulation du matériau sur sa
pompabilité. La pompabilité des bétons fluides sera mesurée à l’aide de divers appareils et notamment
d’un tribomètre.
Dans une première partie, l’étude consiste à concevoir et à mettre au point un appareil de mesure de la
pompabilité des bétons qui soit également directement utilisable sur chantier. Cet appareil appelé
tribomètre sera calibré à partir d’autres essais mesurant la plasticité et l’écoulement des bétons fluides.
Dans une deuxième partie, l’influence des principaux paramètres de formulation du béton sera
examinée :
- Le volume et la viscosité de la pâte de ciment (rapport E/C)
- la continuité du squelette granulaire.
- La forme des granulats (roulé, semi-concassé, concassé)
- le type de superplastifiant à ouvrabilité équivalente.
- les agents de cohésion ou « aide au pompage ».
- L’incorporation d’additions (cendres volantes, filler calcaire, fumée de silice).
- L’incorporation de fibres
On tentera de mettre en évidence notamment des corrélations entre la pompabilité et les paramètres
volume de pâte/viscosité de la pâte.
Une modélisation du matériau hétérogène est programmée afin d’avoir un modèle de prédiction fiable
et robuste. Ce modèle pourra être inclus dans la simulation d’écoulement en situation réelle.
T5
Thèse de S. Jaballah (Co-direction de thèse)
38
Curriculum vitae
Sujet
Soutenance
Jury :
Résumé
R. Bennacer
Etude De La Convection Au Sein D’un Domaine Fluide – Poreux Soumis A Un Flux De Chaleur:
Application Aux Echangeurs Associés A Un Capteur Solaire A Cellule Photovoltaïque
Date à fixer
La plupart des études analytiques et numériques de l'écoulement et du transfert thermique dans les milieux poreux
assument l'état de l'équilibre thermique local (LTE) entre les matériaux solides et fluides, c’est que veux dire que la
différence entre les températures des phases solide et fluide est négligeable. Cette hypothèse a été utilisée dans la
grande majorité des études traitant de la convection forcée en milieux poreux. Cependant, les applications utilisant
les milieux poreux, tels que les réacteurs chimiques, le refroidissement thermique des dispositifs électroniques. Ces
derniers consistent à des assemblages de plus en plus compacts contenant plusieurs milliers de transistors qui
dégagent une importante quantité de chaleur pendant leur fonctionnement. Le surplus de chaleur doit être évacué
pour éviter leur endommagement.
Dans la pratique, les cartes électronique sont souvent placées sur des supports constituant une des deux parois d’un
canal rectangulaire, une divergence de la température entre la matrice solide et le fluide de saturation a été identifiée.
c’est pourquoi on prend l’équation d'énergie séparée pour la phase fluide et la phase solide, c.-à-d., le modèle local
de non équilibre (LTNE), a une importance considérable. L'utilisation du modèle de deux équations est exigée pour
ces types de problèmes.
Ce formalisme en non équilibre et appliqué pour l’étude et l’analyse d’un capteur hybride dont les écart de
température fluide-matrice évoluent en continue et peuvent atteindre des valeurs importantes. Ces gammes de
températures limitent entre autre l’utilisation de l’approximation de Boussinesq.
39
Curriculum vitae
R. Bennacer
Annexe 4 : Presentation des Activites De Recherche
Ma forte implication en matière d’enseignement et mes nombreuses charges administratives ne m’ont pas empêché de
développer un programme de recherche interdisciplinaire. Ce dernier a pour thème central les transferts de chaleur et de masse.
Une réorientation vers les énergies renouvelables a été amorcée à partir de l’année 1998.
Par le biais de mon séjour au laboratoire d’Energétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion (UPR 288 C.N.R.S)
de l’Ecole Centrale de Paris en collaboration avec le CETIAT, j’ai pu découvrir le domaine des phénomènes de transferts en
étudiant l’analyse physique des structures d’écoulement dans un local chauffé par un convecteur électrique. Mes travaux de
recherche dans le cadre de la thèse d’université au sein du laboratoire FAST (Fluides, Automatiques et Systèmes Thermiques,
CNRS), dirigé par Madame C. Bénard/D. Gobin s’est poursuivi par l’étude numérique de la convection naturelle thermosolutale.
En 1994, j’ai été recruté en qualité de maître de conférences à l’Université de Cergy-Pontoise. J’ai intégré le laboratoire
des matériaux et Sciences des Constructions (LMSC). Ce nouveau laboratoire regroupe des enseignants-chercheurs de
l’Université de Cergy dont les domaines d’activités de recherche sont assez diversifiés. Notons également que dans ce
laboratoire, les recherches expérimentales sur les matériaux de type béton occupent une place prépondérante.
La mise en place du thème de recherche « phénomènes de transfert » avec un volet important en modélisation s’est fait
avec difficultés. Ces difficultés relevaient d’une part de ma forte implication pédagogique, et d’autre part de mon l’isolement
thématique car la majorité des enseignants-chercheurs du LMSC exercent leurs activités de recherche dans le domaine de
l’expérimentation sur les matériaux béton.
Une synergie de recherche a été rendue possible par ma collaboration avec mon collègue H. Béji, maître de conférences à l’IUT
de Cergy.
À partir de 1998, j’ai décidé de réduire progressivement mon volume horaire d’enseignement et me consacrer
d’avantage à l’activité de recherche. Je bénéficie depuis 1999 d’une prime d’encadrement doctoral (reconduite en 2003).
1
Introduction
Les phénomènes de transferts sont devenus une science très vaste dont certaines lois remontent à 1881 (loi de Fourier,
loi de Darcy) ou plus loin. Ils font l’objet depuis quelques décennies d’une étude intensive et féconde sous l’impulsion des
exigences technologiques de même que celles résultant de la crise de l’énergie. Les phénomènes de transfert couvrent un champ
très vaste et leur étude présente un intérêt considérable.
Les applications dans ce domaine sont extrêmement variées en géophysique et en ingénierie. Parmi les importantes
applications, nous pouvons citer les techniques d’isolation thermique, les écoulements géothermiques, l’extraction du pétrole, le
stockage des produits agricoles, la contamination des nappes phréatiques par infiltration de polluants dans les sous-sols, la
régénération des matériaux poreux des échangeurs de chaleurs ou l’élaboration d’alliages (multi-composants).
La convection naturelle est un phénomène qui joue un rôle moteur sur les transferts d’énergie et on ne peut s’en
affranchir que si on est en apesanteur. Dans la plupart des cas, ce phénomène est étudié et l’approche recherchée consiste à
trouver les solutions et les conditions opératoires qui améliorent et augmentent les échanges. Ceci permet de réduire
considérablement les surfaces d’échange.
Pour quelques applications, la convection naturelle est considérée comme indésirable et perturbatrice. Par exemple,
pour l’élaboration des matériaux par changement de phase (substance multi-composants), la convection naturelle risque de
perturber toute l’efficacité du système. Dans le cas des étangs solaires destinés à la récupération d’énergie, la convection
naturelle déstabilise la stratification stable des étangs et par conséquent il n’y a déstabilisation du stockage. Avant d’examiner le
problème des différentes applications, j’ai commencé par l’étude de la convection simple, puis les transferts avec de changement
de phase en présence d’écoulement (fusion et/ou solidification) en régime laminaire. Récemment, j’ai démarré des activités de
recherche en régime turbulent. Mes travaux traitent les domaines fluides, les milieux poreux saturés par des fluides et les cas
multi-domaines. L’ensemble de ces travaux est numérique, mais la plupart du temps une démarche analytique a été effectuée.
Pour compléter ces travaux, dans certains cas, une approche expérimentale a également été considérée. Néanmoins, malgré
l’intérêt indéniable de l’expérimentation, elle demeure fastidieuse à cause des besoins humains et matériels. De plus, ce type de
travaux nécessite la disponibilité de gros budgets.
Ce descriptif comporte deux parties essentielles:
•
Première partie :
40
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R. Bennacer
J’expose succinctement mes travaux de recherche avant mon arrivé à l’université de Cergy-Pontoise. Les travaux ont
principalement concerné la convection thermosolutale : simulation numérique des transferts et des structures d’écoulement avec
ou sans changement de phase (fusion) dans les solutions aqueuses.
•
Seconde partie :
Cette partie comporte trois axes importants de mes activités de recherche au sein de l’Université de Cergy-Pontoise.
Une partie de ces activités représente la continuité des travaux réalisés dans le laboratoire Fluides, Automatiques et Systèmes
Thermiques (FAST, CNRS). J’ai développé un programme interdisciplinaire sur la modélisation, simulation numérique,
analytique et expérimentale. Ce programme avait pour thème principal, le transfert de chaleur et de masse dans différents
domaines et configurations soumis à différentes conditions aux limites. Ces recherches peuvent être résumées en trois volets
distincts :
1.
2.
3.
2
Dans la continuité de ma thèse : les transferts doublement diffusifs,
Réorientation vers l'environnement : les capteurs solaires par chaleur sensible comme les étangs solaires, les lames d’air
ventilées et le stockage d’énergie par chaleur latente;
Autres thèmes : le changement de phase.
Travailsur la période (1990/1994)
En 1990, j’ai intégré l’équipe de recherche « transfert de chaleur et de masse » du laboratoire Fluides, Automatiques et
Systèmes Thermiques (FAST, CNRS). Le thème de recherche de cette équipe porte sur l’analyse des transferts lors du
changement de phase solide-liquide dans les systèmes binaires. L’intérêt de ces travaux porte sur l’élaboration de matériaux en
configuration de Bridgman horizontale. Ce procédé pour l’élaboration de matériaux consiste à imposer un gradient de
température horizontal et à translater les matériaux élaborés ou à translater la source froide (Figure 1). Le matériau étant
rarement pur, il est constitué d’un mélange de différents constituants qui, lors du changement de phase, tentent de vérifier leurs
diagrammes de phases à l’interface solide-liquide ( Figure 2).
Temperature [°C]
700
Melting
Temperature
50
C
C
A
H
H
Solid
Solid
H
H
Liquid
Moving furnace
A
Figure 1 :
Configuration Bridgman horizontal
C
C
Solid
Fixed furnace
Position
Sous l’effet du gradient de température, il résulte lors du changement de phase, une redistribution de la composition du
milieu. Cette distribution fait apparaître un gradient supplémentaire en concentration qui se superpose au gradient de
température. Par conséquent, il modifie la masse volumique et il induit des écoulements qui changent la qualité du cristal obtenu.
L’une des principales motivations de mon travail est de contribuer à la compréhension des effets de la convection
thermosolutale. Sur plusieurs points, ce travail apporte une contribution originale et complète les résultats disponibles, dans le
cadre d’une approche macroscopique des problèmes de changement d’état des systèmes binaires. Dans le cadre de conditions
limites académiques en imposant en particulier la concentration aux parois verticales considérées par la quasi-totalité des études
antérieures consacrées à la convection thermosolutale, nous avons poussé l’analyse de la structure d’écoulement et de ses
conséquences sur les transferts. Cette étude, dans le cas coopérant et pour un nombre de Lewis supérieur à 1, permet de dégager
une corrélation originale pour le transfert de masse sur toute la gamme de paramètres envisagée. Le comportement du transfert
de chaleur est apparu beaucoup plus lié à la présence de cellules multiples, pour lesquels un critère d’apparition était mis en
évidence.
41
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Figure 2 :
Exemple d’un diagramme de phases
(rapport Mephisto)
En utilisant une approximation, par des conditions limites en cavité fixe, du problème de la fusion d’un solide pur dans
une solution saline, nous avons proposé une analyse de la formation des couches thermosolutales observées expérimentalement.
Une étude de l’effet des différents paramètres qui affectent l’évolution au cours du temps de la structure de cet écoulement non
stationnaire a été présentée. Dans le cas particulier où les forces de volume (thermique et solutale) sont égales et opposées, on
montre l’existence d’un seuil du nombre de Rayleigh en déca duquel la solution diffusive est stable même dans une couche
verticale. La valeur critique est déterminée, en fonction du nombre de Lewis, par une étude de stabilité linéaire et confirmée
numériquement.
Par ailleurs, nous avons posé aussi pour la première fois le problème de l’interaction complexe entre la convection
thermosolutale, toujours jusqu’ici considérée dans le cadre de l’hypothèse de Boussinesq linéaire, et la présence d’un maximum
de densité avec la température. On montre que la présence d’un maximum de densité caractérisant l’eau et les solutions aqueuses
influence fortement la structure d’écoulement dans le cas de solutions diluées, aussi bien dans le cas de la convection thermique
que dans le cas thermosolutale. Pour conclure sur cette partie, nous pouvons remarquer qu’une limitation importante de notre
travail provient de l’hypothèse de régime laminaire. Une étude des instationnarités et des régimes de transition nous semble
pourtant avoir un intérêt théorique réel. La méthode numérique utilisée dans ce travail de thèse ne se prête cependant pas à une
étude poussée des régimes oscillatoires.
La continuité du précédent travail a concerné la prise en compte rigoureuse des conditions du changement d’état pour
analyser les mécanismes de formation de cellules en présence de fusion. Nous avons introduit le mouvement du front et les
bilans de matière et d’énergie à l’interface. Nous avons poussé notre étude pour la fusion de glace (eau pure) dans une solution
aqueuse de carbonate de sodium. Les résultats obtenus ont montré la limite de la similarité ainsi que la différence entre le cas
considéré et le problème classique de chauffage latéral d’une solution stratifiée (stable) en concentration dans la direction
verticale.
Ce travail a donné lieu à ma thèse de doctorat, 65 publications dans des revues internationales, et plusieurs
communications dans des congrès internationaux.
En parallèle, j’ai pris contact avec le laboratoire des Matériaux et Sciences de Construction de l’Université de CergyPontoise issu de la scission du Laboratoire Energétique et Economie d’Energie dépendant de l’Université de Paris X. J’ai
collaboré et travaillé avec M. H. Beji et M. J. Sicard sur un contrat passé avec l’ANDRA. Ce contrat avait pour objectif principal
d’étudier le risque de fuite des radio-nucléides de déchets radioactifs en enfouissement profond. Il a également permis
l’obtention d’une bourse de thèse pour Madame I. Mathieu-Balster à l’UCP dont le sujet était le stockage de colis contenant des
éléments radioactifs des barrières ouvragées constituées d’argile gonflante très peu perméable et à grand pouvoir de colmatage.
Pour le dimensionnement de ces ouvrages, la prise en compte des couplages thermique, hydraulique et mécanique est
indispensable et l’introduction des termes croisés n’est pas négligeable. La direction scientifique de ce sujet a été confiée à
monsieur J. Sicard qui a quitté en 1996 l’Université de Cergy-Pontoise pour un poste de professeur à l’ENS de Cachan.
Par le biais de ce sujet, j’ai pu découvrir les milieux poreux ainsi que la similarité des phénomènes rencontrés en
milieux fluide et poreux. Ensuite, j’ai orienté une grande partie de mes travaux de recherche dans le domaine du milieux poreux
et le domaine de multicouches fluides/poreux. De plus, j’ai été sollicité lors de cette collaboration à participer à la définition et à
la mise en place d’un centre de calcul dont le budget d’installation est d’une valeur de 200kF. L’objectif de la création de ce
centre de calcul s’inscrit dans une volonté de développement d’outils de calculs spécifiques au laboratoire. Ces outils permettent
d’appréhender le plus finement possible d’une part, les fondements théoriques et, d’autre part le développement des
42
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connaissances dans le domaine de la modélisation numérique appliquée dans le domaine des transferts de chaleur et de masse
dans les matériaux.
3
Travail de recherche (période 1994-2005) au sein de l’Univ. Cergy-Pontoise
Recruté à l’Université de Cergy-Pontoise en qualité de maître de conférences, j’ai été affecté à l’Institut Universitaire
Professionnel (IUP) de Génie Civil. J’ai fait un effort considérable pour me rapprocher de la thématique du Laboratoire
Matériaux et Sciences de Construction. J’ai proposé et encadré un sujet de thèse intitulé "échange hygro-thermique en milieu
poreux anisotrope et hétérogène".
Parallèlement, j’ai participé à l’encadrement d’une 2ème thèse. L’objectif de la recherche porté sur les changements de
phase dans les milieux poreux. La présentation du programme de recherche dont le thème central est les transferts de chaleur et
de masse se résume comme suit :
1. Dans la continuité de ma thèse (les transferts doublement diffusifs),
2. Réorientation vers l'environnement (les capteurs solaires par chaleur sensible comme les étangs solaires, les lames
d’air ventilées et le stockage d’énergie par chaleur latente);
3. Autre thème (le changement de phase).
3.1
Transferts Doublement Diffusifs
Les travaux de recherche réalisés jusqu’à présent sur les phénomènes thermoconvectifs en milieu anisotrope sont
insuffisants pour représenter la réalité physique. Nous tenons à rappeler que la loi de Darcy généralisée a été considérée dans des
études basées sur la théorie quantitative du mouvement des fluides homogènes saturant la matrice solide. En d’autres termes, les
perméabilités observées dans toutes les directions sont constantes et différentes les unes des autres. Néanmoins, en complément à
cette disposition faisant état de l’anisotropie en perméabilité du milieu poreux, le problème de l’inhomogénéité du milieu poreux
reste toujours posé. Autrement dit, la variation de chacune de ces perméabilités en fonction de la variable spatiale est considérée
dans la direction d’intérêt ou de l’écoulement. Donc, l’anisotropie et l’inhomogénéité sont les deux situations qui reflètent la
réalité physique dont dépend le mouvement des fluides à travers la matrice solide.
Physiquement, dans les milieux aquifères étroits qui sont naturellement anisotropes et inhomogènes, les activités
géothermiques créent des gradients de température qui engendrent la convection naturelle. Par conséquent, la considération
simultanée de ces deux états du milieu poreux dans la modélisation des écoulements thermoconvectifs au sein de ce dernier est
indispensable. De même, les hypothèses simplificatrices conditionnant la dérivation des lois de comportement traduites par les
équations gouvernantes utilisées sont assez nombreuses et entraînent des restrictions qui peuvent altérer la compréhension du
phénomène physique. Il est alors souhaitable de limiter ces restrictions en prenant en considération plus de réalisme physique
dans la sélection de ces hypothèses. Par exemple, l’étude des modèles tridimensionnels pourrait révéler de nouveaux résultats
qualitatifs concernant les champs de température et de fonctions de courant.
P a r o i a d ia b a tiq u e e t im p e r m é a b le
C ou ch e p oreu se
a n is o tr o p e
T1
C1
T2
K z , λz
Figure 3 : Configuration du milieu entièrement
poreux anisotrope
C2
K x , λx
P a r o i a d ia b a tiq u e e t im p e r m é a b le
L
43
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R. Bennacer
Ce réalisme physique pourrait transparaître à travers les modèles expérimentaux donnant souvent des résultats crédibles
qui valident au mieux ceux des simulations numériques. Malgré la rapidité de réponse et la puissance de calcul de ces dernières,
l’expérience demeure le seul moyen sûr et proche de la réalité.
Dans la continuité des travaux de recherche thermoconvectif, nous avons analysé les phénomènes de transferts de
chaleur et de masse tout en tenant compte de l’anisotropie de ces milieux poreux. J’ai étudié tout d’abord la double diffusion
dans une cavité rectangulaire (Figure 3). J’ai élargi ensuite ce travail à d’autres configurations d’intérêt pratique (configuration
cylindrique, multicouches etc.). L’ensemble des travaux a été établi en régime permanent. Dans beaucoup de situations,
notamment dans l’industrie, il est primordial de connaître les transferts de chaleur et de masse ainsi que le temps nécessaire pour
atteindre le régime permanent. Ceci m’a incité à entamer l’étude du régime transitoire.
•
•
•
•
Ce travail comporte donc quatre parties :
Étude des transferts de chaleur et de masse (double diffusion) dans un milieu poreux anisotrope,
Étude des transferts de chaleur et de masse dans une cavité poreuse multicouche,
Étude des transferts de chaleur et de masse dans un milieu poreux confiné dans une cavité cylindrique,
Étude des transferts de chaleur et de masse en régime transitoire dans un milieu poreux.
Après un rappel de la modélisation, je présente succinctement un résumé des résultats de chaque partie :
•
Le travail consiste à étudier des écoulements thermosolutaux en milieu poreux anisotrope et hétérogène. Nous avons
envisagé l’anisotropie en perméabilité, et l’anisotropie en conductivité thermique. Une configuration géométrique
rectangulaire a servi à la définition de modèles physiques relatifs aux écoulements thermosolutaux. Cette cavité
rectangulaire était soumise à des conditions aux limites variées (Figure 3), par exemple des gradients horizontaux de
température et de concentration sont imposés entre les parois verticales d’une enceinte fermée.
Les équations couplées ont été résolues numériquement en utilisant la méthode des volumes finis. Cette méthode
classique est due à Patankar (1980). Elle utilise une formulation des équations en variables primitives (pression-vitesse).
RÉSULTATS :
A- Cavité Rectangulaire (Anisotropie thermique et hydraulique)
i) Anisotropie thermique
Nous avons examiné, tout d’abord, l’influence de l’anisotropie thermique sur les transferts thermique et massique. Nous
avons appliqué l’analyse d’échelle dans le cas d’écoulement d’origine thermique (rapport des forces des volumes N , très
inférieur à 1) pour prédire analytiquement l’évolution du transfert de chaleur et de masse avec l’anisotropie thermique.
Les résultats sont analysés en terme de transfert moyen de chaleur et de masse sur les parois verticales de la cavité. Les
simulations sont effectuées dans une large gamme de paramètres. L’examen des résultats obtenus montre pour un rapport
d’anisotropie critique, l’existence d’un maximum de transfert de masse (Figure 4). Ce rapport dépend de plusieurs paramètres
dont le nombre de Lewis du fluide saturant la matrice poreuse. Ces résultats sont comparés à ceux prédits par l’analyse d’échelle,
et une corrélation générale est établie pour le calcul du transfert de masse et de chaleur en fonction des différents paramètres
analysés dans le cas d’un écoulement en régime de couche limite (modèle de Darcy).
Ce travail a donné lieu à 1 publication dans une revue internationale ainsi qu'à plusieurs communications dans des
congrès internationaux.
ii) Anisotropie hydraulique
Nous avons analysé dans le cas d’écoulements d’origine thermique puis solutal, l’influence de la variation de la perméabilité du
milieu sur les transferts. Les transferts tendent vers un régime diffusif pour des faibles valeurs hydrauliques. Pour les fortes
valeurs, les transferts s’intensifient et tendent vers une valeur asymptotique (Figure 5). Une analyse d’échelle permet d’établir les
expressions
Les résultats analytiques et numériques sont en bon accord.
44
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50
R. Bennacer
Sh
Da = 10-7
10-5
40
10-4
10-3
30
10-2
Figure 4 :
Evolution du transfert de masse avec
l’anisotropie thermique pour
différentes valeurs du nombre de
Darcy
20
10
λr
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
Numerical
results
300
Numerical
results
60
N = 30
R = 104
T
Equation (35)
10
Nu
Sh
40
20
Equation (36)
Equation (41)
200
100
20
0
103
102
0
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
100
101
102
10-5
103
10-4
10-3
10-2
10-1
100
101
102
103
104
Κ
Κ
-a-bFigure 5 : Transfert en fonction de l’anisotropie hydraulique a) Nusselt, b) Sherwood
iii) Anisotropie combinée
En réalité, une anisotropie hydraulique entraîne une anisotropie thermique et inversement. Pour cela nous avons
effectué des simulations prenant en compte la variation combinée de la perméabilité et de la conductivité. Nous avons constaté
comme précédemment que pour un taux de perméabilité fixé et pour des taux d’anisotropie en conductivité de plus en plus
faibles, le transfert de masse diminue et tend vers des transferts diffusifs.
Les résultats obtenus montrent que les transferts de chaleur et de masse sont diffusifs lorsque le taux d’anisotropie en
perméabilité est très faible. De plus, quel que soit ce taux, il existe une situation critique où le transfert de masse est maximal.
Dans le cas d’un effet combiné, nous obtenons la combinaison des deux effets trouvés précédemment.
Ce travail a donné lieu à deux publications dans des revues internationales ainsi qu'à plusieurs communications
dans des congrès internationaux.
Conclusion :
L’objectif principal est l’optimisation des propriétés thermiques et hygrométriques des matériaux de construction. Des
aspects plus fondamentaux en découlent et concernent la limite de validité des modèles d’écoulement et de transfert dans les
milieux poreux.
B- Cavité Poreuse Multicouche (Hétérogène)
45
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Dans cette étude, nous nous sommes intéressés au transfert de chaleur et de masse dans une cavité multicouche
globalement hétérogène, modélisée par deux couches poreuses extrêmes et une couche intermédiaire fortement perméable et
assimilée à un milieu quasiment fluide (Figure 6).
Dans le domaine multicouche, nous avons utilisé une formulation mathématique unique de l’équation de mouvement
pour le milieu fluide et poreux. Une série de simulations numériques a été effectuée pour analyser l’influence du transfert en
fonction, d’une part de l’épaisseur de la couche poreuse et d’autre part de sa perméabilité. Par ailleurs, nous avons cherché des
solutions analytiques. Les résultats obtenus numériquement et analytiquement sont présentés sur les figures 7 et 8.
60
z
50
Paroi adiabatique et imperméable
40
Couches poreuses
anisotropes
T1
T2
Sh 30
C2
20
GrT = 107
Num.
Theo.
GrT = 106
Num.
Theo.
Couche fluide
H
C1
e*
10
0
x
Paroi adiabatique et imperméable
N
u(Sh)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Figure 7 : Influence de l’épaisseur fluide e sur le transfert
de masse : comparaison entre approximation analytique et
simulation numérique ( A = 2 , Da = 10 7 , N = Le = 10 ),
.
Figure 6 : Configuration d’une
cavité partiellement poreuse
T
0.1
e
L
Gr
0
= 1 x 10 6, N = 10, Le = 10, e = 0.8
Sh
Nu
Nusselt number
Gr
10
T
= 1 x 10 7, N =10
10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1
Figure 8 : Les transferts en fonction de
Da pour un domaine multicouche à
faible perméabilité (Régime Darcy), [7]
10 0
Da
En plus de l'accord on remarque :
A faible perméabilité (Régime Darcy)
Nous avons montré quel que soit le régime, les transferts de chaleur et de masse augmentent avec l’épaisseur de la
couche fluide et ils deviennent prépondérants lorsque la cavité se rapproche d’une couche purement fluide. En utilisant les
approximations d’un écoulement en couche limite dans le domaine fluide, nous avons obtenu des solutions analytiques. La
confrontation de ces résultats avec les résultats numériques montre un très bon accord.
46
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R. Bennacer
A perméabilité variable (Régime Darcy-Brinkman)
Pour une perméabilité donnée, les résultats obtenus concernant les transferts ont la même tendance à ceux
correspondant à une faible perméabilité. Pour une épaisseur de la couche fluide donnée, la décroissance des transferts est
d’autant plus faible que la perméabilité est plus élevée.
Une étude préliminaire a été effectuée avec une couche poreuse saturée isotrope. Un minimum de transfert de chaleur
est mis en évidence dans le cas isotrope. Ensuite nous avons introduit l’anisotropie en perméabilité dans le domaine poreux.
Nous avons également retrouvé un minimum de tranfert qui dépend des taux d’anisotropie.
Ce travail a donné lieu à une publication dans une revue internationale ainsi qu'à plusieurs communications dans
des congrès internationaux.
C- Étude de la Géométrie Cylindrique
Le thème de ce paragraphe concerne l’étude de la convection thermosolutale dans un milieu poreux confiné dans une
cavité cylindrique (voir figure 9). Ce type de cavité se rencontre dans les parois des tours, les colis de confinement de déchets
radioactifs, les isolations de tuyauterie et certaines configurations cylindriques du génie des procédés
Le travail effectué comporte plusieurs étapes :
•
•
Mise au point d’un code numérique dans ce cas cylindrique à partir du notre code cartésien,
Présentation de l’analyse des transferts dans deux régimes : régime Darcy et Darcy-Brinkman.
Compte tenu du grand nombre de paramètres en présence dans ce type de problème, nous avons étudié l’influence du
rapport des forces de volume du nombre de Rayleigh poreux et du nombre de Lewis pour un rapport de forme donné, dans une
large gamme du nombre de Lewis. Nous avons établi en régime de Darcy, les corrélations pour le nombre de Nusselt et
Sherwood dans les situations extrêmes thermique ou solutale dominant.
Nous avons analysé l’effet de la courbure sur les transferts ainsi que la complication de la restructuration des
écoulements non symétriques dans de telles configurations (Figure 10). Pour certaines conditions d’essais, nous avons trouvé la
possibilité d’existence de plusieurs solutions. Ces solutions sont sensibles à l’initialisation.
Le travail a donné lieu à trois publications dans des revues internationales ainsi qu'à plusieurs communications
dans des congrès internationaux.
40
z', w'
35
Th'
Ch'
ro'
ri'
Tc'
Milieu Cc'
poreux
Shi
κ =10
30
5
25
2
20
1
15
r', u
Figure 9 : Configuration cylindrique
10
-1.2
-1.15
-1.1
-1.05
-1
-0.95
-
N
Figure 10 : Effet de N sur les transferts de
masse pour différentes courbures
D- Étude de la Convection Thermosolutale en Régime Transitoire
Nous avons étudié par la suite la convection thermosolutale en régime transitoire dans un milieu poreux confiné dans
une cavité à faible courbure (géométries rectangulaire). Nous nous sommes intéressés au cas où les forces de volume thermique
47
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et solutale correspondraient à la situation de transition de la convection coopérante vers l’opposition. L’importance des résultats
de cette étude réside dans l’existence de régimes oscillatoires à une ou plusieurs fréquences pour lesquelles les transferts peuvent
osciller avec des amplitudes non négligeables.
Sh
-2
-2.5
-3
-3
Sh -3.2
.4
-3.6
-3.8
-4
-4.2
-4.4
-4.6
-4.8
-54.3 4.35 4.4 4.45 4.5 4.55 4.6
N=-0.88
ε=0.6
-3
ε=0.2
-3.5
-4
-4.5
-5
ε=0.4
1 -5.5
-6
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Temps
4
-a-bFigure 11 : Evolution des transferts lors de régime transitoire pour défférentes porosités (a) et régime oscillatoire
monofréquentiel pour ε= 0.2 (b)
Pour ce type de régime oscillatoire, nous pouvons avoir des situations catastrophiques dans le fonctionnement de
dispositifs industriels. Ces régimes oscillatoires sont amortis pour certaines gammes de paramètres et périodiques pour d’autres
gammes (voir Figure 11). Les paramètres que nous avons identifiés et qui permettent d’observer des régimes périodiques sont
essentiellement la porosité normalisée du milieu, l’allongement de la cavité ainsi que le nombre de Lewis.
L’étude de stabilité est en cours pour trouver des expressions analytiques permettant de prédire le régime oscillatoire.
Le travail a donné lieu à plusieurs communications dans des congrès internationaux.
E- Problème tridimensionnel
Nous avons également analysé l’effet de la troisième direction sur l’apparition d’instabilités ou de solutions non
symetriques et plus particulièrement dans la production de métaux (Cas Bridgman inversé).
Par ailleurs, les solutions tridimensionnelles de références étant inexistantes, la communauté scientifique à tenté
d’établir une référence de ces solutions. Nous avons participé à l’exercice de validation (référence Benchmark) qui a été publié
lors CHT01 à Cairns (Australie).
Les différentes équipes ayant participé à l’exercice de validation et l’établissement d’un Benchmark sont respectivement
:
[6]
R. Bennacer, A. A. Mohamad and I. Sezai (France) / [7] R. Mossad (Australie)
[8]
[10]
N. Solanki, D. M. Wang, A. K. Singhal and R. W. Cresswell (USA) / [9]E. Krepper (Allemagne)
D. B. Carrington, D. W. Pepper and J. C. Heinrich (USA) / [11]
C. Xia, J. Y. Murthy and S. R. Mathur (USA)
[12]
S. Kenjeres, S. B. Gunarjo and K. Hanjalic (Pays-Bas) / [13]
J. Pallares, I. Cuesta and F. X. Grau (Espagne)
Le travail a donné lieu à une publication dans une revue internationale et à plusieurs communications dans des
congrès internationaux.
3.2
Réorientation vers l'environnement
(les étangs solaires, les lames d’air ventilées et le stockage par chaleur latente)
48
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A- Introduction
Depuis deux années, suite à la création d’une maîtrise des Sciences de l’Environnement au sein de l’Université de
Cergy, j’ai décidé en collaboration avec mon collègue H. Béji de réorienter notre recherche vers des énergies renouvelables et
l’optimisation des systèmes. Le choix de cet axe est indispensable pour avoir une certaine cohérence entre l’enseignement et la
recherche.
Nous nous intéressons sur le plan fondamental et expérimental aux aspects énergétiques et particulièrement aux "
énergies renouvelables" (décision de la commission européenne d’augmenter la production de l’énergie renouvelable de 6% à 12
% d’ici 2010) et aux réductions des polluants (sol, eau, air) qui leur sont étroitement liés. L’énergie solaire semble une
alternative attrayante (à coupler aux autres sources) qui a été délaissée, quelques années, après le second choc pétrolier.
L’inconvénient majeur relatif à cette source d’énergie, réside dans son exploitation. Cette énergie présente un problème de
récupération et de stockage.
Dans ce domaine, la problématique concerne l'étude des phénomènes de transferts de chaleur et de masse avec pour domaine
privilégié les problèmes de transfert d'espèces polluantes et l'optimisation des systèmes (capteurs passifs et actifs) permettant de
stocker l'énergie solaire. Dans la continuité de nos travaux qui sont à présent conséquent, je cite l’exemple du stockage
d’énergie solaire par chaleur latent (l’incorporation de la paraffine dans les matériaux de construction) et le stockage d’énergie
solaire par chaleur sensible (les étangs solaires).
Concernant la réduction des polluants, notre approche consiste davantage à essayer de quantifier et à prévoir le transport par
diffusion ou convection de quantités d’énergie et/ou de polluants (espèces) dans des milieux et des configurations variées. Nous
proposons de réduire ces impacts grâce à une stratégie de prévention et de mise en œuvre dès les phases amonts d'un projet. Par
exemple l'analyse des zones critiques d’exploitation pour éviter les risques (cas de stockage des déchets) et de préserver la
qualité de l'environnement.
Nous proposons ici de mener une étude concernant le stockage d’énergie solaire dans des étangs situés dans des régions
où l’ensoleillement est important comme la Tunisie et d’essayer de développer un système d’exploitation fiable.
Diverses actions ont été menées pour la récupération, le stockage et l’utilisation d’énergie solaire ces dernières
décennies. Ces problèmes sont toujours d’actualité et la question posée est la suivante : comment peut-on stocker cette énergie
de bas niveau thermique ? Divers procédés de stockage ont été développés en utilisant la chaleur sensible de certains matériaux,
la chaleur latente de vaporisation et de fusion et de ce point de vue l’utilisation de l’eau s’avère particulièrement intéressante.
La production d’énergie non renouvelable ne cesse d’augmenter. En effet, à l’échelle de la consommation énergétique
mondiale, la demande est toujours croissante et elle rend cruciale les problèmes de pollution thermique. Cette pollution
thermique engendrée par la combustion des énergies fossiles représente un problème important qui engendre des conséquences
néfastes, en matière de réchauffement de la planète. Il s’avère donc indispensable de freiner le taux de croissance de la
consommation énergétique mondiale sans toucher au niveau de vie des pays industrialisés, tout en améliorant celui des pays en
voie de développement. La réduction d’énergie doit être obtenue grâce aux économies d’énergie, d’une part en supprimant le
gaspillage d’énergie et d’autre part, en réduisant la consommation spécifique. En ce qui concerne ce dernier point, on doit
élaborer des stratégies de développement et des processus industriels qui permettent d’obtenir des services identiques avec une
consommation moindre.
B- Étang Solaire
Nous allons nous intéresser au stockage de la chaleur par l’utilisation d’un étang de stockage. C’est un stockage bon
marché car l’eau de mer est disponible en grande quantité et facilement conservée dans un étang. En outre, l’eau peut être
utilisée directement comme caloporteur tant au niveau de la charge que de la décharge du stockage ce qui évite la mise en place
d’échangeurs de transfert. De plus, elle présente une chaleur spécifique de 1,16 KWh /°C m3 et stocke plus de chaleur par unité
de volume que les pierres et le sable. L’inconvénient de ce type de stockage est que les mouvements d’eau à l’intérieur du
stockage peuvent être importants ce qui a pour effet de limiter les quantités stockées. Pour cette raison, nous travaillons sur un
"étang de stockage" qui est constitué de trois couches d’eau dont la stabilité doit être assurée par l’accroissement de la masse
volumique avec la profondeur. La couche la plus profonde saturée en sel est appelée couche convective basse (CCB). La couche
intermédiaire est stratifiée en concentration, la teneur en sel décroît avec la hauteur de la couche. La stratification de cette couche
doit permettre la stabilité de la couche d’eau en entraînant une diminution des mouvements convectifs. Cette couche joue le rôle
d’isolant pour diminuer les déperditions thermiques de la zone de stockage à température élevée. Elle est appelée couche non
convective (CNC). La dernière couche en surface a pour rôle principal de protéger les couches inférieures de l’influence des
phénomènes extérieurs (vent, pluie, etc..). Sa concentration en sel est faible (voir Figure 12).
49
Curriculum vitae
R. Bennacer
z
Figure 12 :
Schéma de l’étang solaire
CP
CNC
CCB
C, T
CCB
: Couche convective basse
CNC
: Couche non convective (stabilisée)
CP
: Couche protectrice
Le stockage de l’énergie par l’eau d’un étang est d’autant mieux exploitable que les mouvements internes de celui-ci
sont faibles. En effet le phénomène de stratification est généralement utilisé pour augmenter aussi la température d’exploitation.
Nous remarquons que l’équilibre de l’étang est déstabilisé par des écoulements convectifs d’origine thermosolutale non encore
maîtrisés.
i) Etude de la stabilité de la stratification dans un domaine multicouche
(Conditions aux limites de première espèce)
Suite à une collaboration avec le professeur A. Belguith de la faculté des sciences de Tunis, nous assurons
l'encadrement en co-tutelle de la thèse de monsieur F. Oueslati. Le but recherché est l’étude de la stabilité de la stratification
dans un domaine multicouche. Il s’agit d’étudier les paramètres de déclenchement de la convection thermosolutale dans un
domaine partiellement poreux, ainsi que l’influence des différents paramètres intervenant dans l’optimisation du système. Les
conditions aux limites choisies sont de première ou de deuxième espèce.
Ce travail a donné lieu à deux publications dans des revues internationales ainsi qu'à plusieurs communications
dans des congrès internationaux.
ii) Etude de la stabilité de la stratification dans un domaine multicouche en régime transitoire (C.L. 1ère
espèce).
Nous avons accueilli, pendant la période de 1998 à 1999, Mlle D. Akrour pour effectuer une partie de son travail de
recherche dans la continuité des travaux sur la stabilité des étangs solaires. La particularité de son travail consistait à imposer des
conditions aux limites différentes. Ensuite, elle a examiné l’exploration des régimes transitoires et tenté de comprendre l’origine
de tels phénomènes. Je cite ici l’un des résultats, il s’agit de l’effet du rapport des forces de volume thermique et solutale, N ,
sur les transferts thermique et massique (voir figure 13). Nous pouvons constater l’existence de trois zones à savoir, la zone
stable où les transferts sont essentiellement diffusifs, pour des valeurs élevées de N , la zone convective à dominance thermique
( N faible) et enfin la zone intermédiaire avec des solutions multiples et un régime oscillatoire sous certaines conditions.
Ce travail a donné lieu à deux publications dans des revues internationales ainsi qu'à plusieurs communications
dans des congrès internationaux.
iii) Etude de la stabilité de la stratification dans un domaine multicouche
(C.L. 2ère espèce).
Dans l'analyse précédente, nous avons utilisé les conditions aux limites de 1ère espèce. Par contre, l’utilisation des
conditions aux limites de deuxième espèce sont intéressantes d’un point de vue analytique car elles permettent sous certaines
conditions, de développer une approche analytique basée sur les écoulements parallèles. Nous avons mené en parallèle une étude
numérique et analytique concernant l’approche de la stabilité linéaire des écoulements, en collaboration avec l’Ecole
Polytechnique de Montréal. L’approche analytique a permis de compléter l’approche numérique et de prévoir des solutions
d’écoulements critiques. Ces derniers ne sont pas directement accessibles par une résolution numérique directe. Par contre les
valeurs obtenues numériquement se rapprochent des valeurs sous critiques de la branche de stabilité. Il existe également sous
certaines conditions des branches de bifurcations secondaires.
50
Curriculum vitae
R. Bennacer
14
Nu
Sh
12
Sh
10
Figure 13 : Les transferts versus le rapport de
flottaison (fluide C.L 1ère espèce)
8
6
4
Nu
2
0
1
10
N
Ce travail a donné lieu à une publication dans une revue internationale ainsi qu'à plusieurs communications dans
des congrès internationaux.
La figure 14 regroupe les résultats analytiques et numériques obtenus pour cette recherche. La comparaison montre un
bon accord sauf dans les situations de transition où l’hypothèse de domaine infini n’est plus vérifiée numériquement. Nous
remarquons également l’apparition de solutions instationnaires (ondes progressives) représentées sur la figure 14 par des points
non pleins. Par ailleurs, dans le cas des conditions aux limites de première espèce, une analyse de l’effet de la troisième direction
est en cours. Les écoulements sont effectivement bidimensionnels pour des forces principalement thermiques ou solutales. Les
écoulements deviennent tridimensionnels (voir figure 15) dans la zone de transition des transferts convectifs vers les transferts
diffusifs avec la possibilité de solutions permanentes dissymétriques. La complexité de l’écoulement ainsi obtenue, modifie
d’une manière significative la distribution des transferts du champ de température à proximité de la paroi active et affecte les
transferts locaux. Mais les transferts globaux moyennés sur toute la paroi sont pratiquement semblables aux transferts obtenus
dans la configuration bidimensionnelle.
Dans la continuité de ces travaux de recherche, nous avons pris en compte l’effet croisé de Soret sur les transferts et sur
les valeurs de transition pour les différents régimes précédemment identifiés. La figure 16 illustre un exemple de comparaison
des résultats analytiques et numériques obtenus.
1
20
0
Figure 14 :
Fonction de courant en fonction du rapport de
flottaison (C.L. 2ème espèce)
-1
-2
Analytical Numerical
-3
-4
-5
-3
-1
1
3
5
51
Curriculum vitae
R. Bennacer
Figure 15 :
Projection de la trajectoire sur le
plan transversal (Y-Z) X=1.0 et
pour différents Rayleigh,
a) Ra=1, b) Ra=10, c) Ra=60, d) Ra=100,
e) Ra=400 et f) Ra=1000; N=-0.5, Pr=10,
Le=100, Da =10-3 (C.L 1ère espèce)
Ces travaux ont donné lieu à trois publications dans des revues internationales ainsi qu'à plusieurs communications
dans des congrès internationaux.
iv) Domaine poreux ouvert à la surface
Dans le cadre d’une autre collaboration entamée depuis 1998 avec le Professeur A.A. Mohamad de l’Université de
Calgary, nous nous sommes intéressés à un milieu poreux ouvert à la surface. Ce milieu est soumis à un gradient de température
horizontal, un gradient de concentration vertical stabilisant (gradients croisés) et un échauffement localisé instantanément. Cette
situation correspond à une configuration simplifiée d’un sol fortement perméable à proximité d’un puits de forage avec un
incendie localisé et lointain avec la prise en compte de l'effet du vent. Les résultats à ce sujet sont encore en cours de
développement.
C- Capteur (Géométrie ouverte)
Dans cette partie, nous nous intéressons aux transferts de chaleur et de masse en régime d’écoulement turbulent. Ce type
d’écoulement améliore les échanges dans les capteurs solaires. Ce travail rentre dans le cadre de la thèse de Monsieur T.
52
Curriculum vitae
R. Bennacer
Hammami, étudiant boursier recommandé par l’ambassade de Syrie. Une grande partie de ces travaux de recherche est encadrée
par moi-même sous la direction du Professeur R. Duval.
Le travail comporte trois parties :
• l’analyse de la dynamique des transferts,
• la définition d’échelles caractéristiques,
• le développement d’un modèle simplifié et fiable de double couche
3
2
Psi0
1
0
-1
-2
-3
-2500
0
2500
Ra
Figure 16 :
Fonction de courant et les transferts (nombres
de Sherwood et de Nusselt) en fonction du
nombre de Rayleigh avec prise en compte de
l’effet croisé "Soret" (C.L. 2ème espèce)
Nusselt
2
1.5
1
-2500
0
2500
Ra
3.5
Sherwood
3
2.5
2
1.5
1
-2500
0
2500
Ra
Sur le plan théorique et numérique, une modélisation des phénomènes de turbulence est en cours. Cette modélisation
est effectuée dans un domaine cartésien formé d’une couche d’air. Cette configuration est représentée sur la figure 17-a. Sur la
même figure, nous représentons, pour un cas donné, les résultats obtenus des champs de température (Figure 17-b) et d’énergie
cinétique turbulente (Figure 17-c).
Nous avons recherché des échelles universelles pour la modélisation de la turbulence. Une comparaison des nos
résultats obtenus avec ceux des modèles de référence, dans un cas simple, est illustrée sur la figure 18.
La transition à la turbulence nécessite des hauteurs de canal importantes (de l’ordre de quatre mètres). Pour réduire ces
hauteurs tout en gardant une bonne efficacité, nous avons envisagé des parois ondulées. Pour résoudre ce type de problème, nous
avons effectué une transformation de coordonnées de type Landau dans notre code de calcul. Un exemple des résultats
concernant l’énergie cinétique turbulente est représenté sur la figure 19.
Le travail de cette partie a donné lieu à deux publications en préparation pour une revue internationale ainsi qu'à
plusieurs communications dans des congrès internationaux.
53
Curriculum vitae
R. Bennacer
L’objectif souhaité, comme signalé précédemment, est de réduire la dimension des capteurs. Pour cela, nous avons
commencé un travail expérimental depuis décembre 1999. Il s’agit d’analyser la transition vers le régime turbulent et
d’examiner le transfert de chaleur par le sillage d’un obstacle décollé de la paroi.
L’expérience reste le seul moyen sûr de rendre compte de la nature physique ou réelle des phénomènes étudiés.
L’observation et la caractérisation des grandeurs turbulentes sont assurées par l'utilisation d'un dispositif de vélocimétrie à
imagerie de particule. Ce travail expérimental fait l’objet de la thèse Mlle K. Choukary dirigée par le Professeur R. Duval.
L’encadrement scientifique est assuré par moi-même et Monsieur H. Beji. Le montage réalisé est présenté sur la figure 20.
Outlet Flow
(Air and Vapor)
Vortex
5
5
g
0.007
31.6
0.013
Hot wall
Qw [W]
(a) Représentation schématique du
canal,
(b) le champ d’isothermes ainsi
que
(c) l’énergie cinétique turbulente.
3
27.2
y,
m
y, m
3
Imposed flux
Figure 17 :
0.016
4
4
0.004
2
2
0.001
25.2
1
1
Adiabatic wall
0
0
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.000.030.050.080.10
x,m
X, m
1200
0,6
(a)
(b)
6
DNS (Ra = 5 10 )
Two Layer Model ( Xr/W =0.5)
1000
0,5
800
T - Tref / ∆T
0,4
v W/α
600
0,3
400
0,2
200
0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,0
0,00
0,01
x/W
0,02
0,03
x/W
Figure 18 : Comparaison des résultats obtenus par différents modèles
(a) vitesse, (b) température.
54
0,04
0,05
Curriculum vitae
R. Bennacer
Les valeurs de k. A=5%. Tuo=2e-4
5
4
3
2
'REPRIS0'
0.0145
0.013
0.0115
0.01
0.0085
0.007
0.0055
0.004
0.0025
0.001
Figure 19 :
Représentation de l’énergie turbulente dans le
canal avec une paroi irrégulière (parois ondulées).
1
0
0
0.05
0.1
g
Turbulateur
Figure 20 : Schéma de la génération de la nappe laser et du dispositif incluant le turbulateur.
Par ailleurs, je participe étroitement avec mon collègue H. Béji sur le thème énergie et environnement. Ce thème de
recherche constitue la complémentarité et la continuité des mes activités de recherche. Nous encadrons deux thèses. La première
expérimentale étudie l’effet de Soret et son utilisation pour une séparation des constituants (sous la direction H. Beji). La
seconde, traite de l’amélioration de la qualité environnementale du bâtiment par intégration de composants solaires (bi-energie)
en collaboration avec l’Ecole des Mines sous la direction de Monsieur B. Peuportier.
Ce travail fait l’objet de la thèse A. Guiavarch, dont le résumé est le suivant :
La thèse porte sur l'étude de l'amélioration de la qualité environnementale des bâtiments par intégration de composants solaires.
Il s'agit de développer des modèles de composants solaires en prenant en compte les interactions possibles entre ces composants
et le bâtiment. De plus, il s'agira de présenter des résultats d'analyse du cycle de vie de tels composants, puis d'intégrer ces
résultats dans le bilan global d'un bâtiment.
Concrètement, le travail effectué va servir à compléter un outil déjà existant d'aide à la conception des bâtiment (nommé
'EQUER'+COMFIE') qui est capable d'effectuer le bilan environnemental de ceux-ci.
Il est important de noter que cette thèse a pour but d'étudier des systèmes 'composants solaires +bâtiment' selon un approche
globale. Le but est de pouvoir étudier les différentes familles de systèmes (capteur thermique + ballon d'eau chaude par
55
Curriculum vitae
R. Bennacer
exemple), puis de réaliser l'implémentation informatique de chacun d'eux avec un programme de simulation thermique de
bâtiment déjà existant. Toutefois l'effort de modélisation sera principalement porté sur le capteurs..
Le plan de la thèse est celui- ci :
Introduction :Contexte et enjeu (signature du protocole de Kyoto ; volonté politique de développer l'intégration des énergies
renouvelables dans le bâtiment)
- Description des différents systèmes possibles à travers d'exemples (Capteurs photovoltaiques; chauffe eau solaires, …),
classification des ces systèmes ; méthode utilisée pour la modélisation.
Etat de l'art de la modélisation, sélection et développement éventuel des modèles pour chaque famille de capteurs :
- capteurs photovoltaique (modèle validé expérimentalement par des mesures effectuées par le Centre d'Energétique).
- capteurs thermiques à air (la modélisation de la ventilation naturelle sera particulièrement développée)
- capteurs thermiques à eau
Pour chacun des modèles des comparaisons inter-codes sont également effectuées.
- Finalisation des modèles (développements personnels)
- capteurs bi-énergie (photovoltaique +air par exemple)
- finalisation (interaction avec le bâtiments)
- implémentation informatique
- Aspect environnemental
- rappel de la méthode d'analyse de cycle de vie
- collecte de données concernant les capteurs solaires
Application : présentation de résultats pour différentes configurations
L'implémentation informatique n'est passé encore achevée pour tous les systèmes. Cependant, des premiers calculs ont déjà été
effectués. Par exemple, si on considère un capteur photovoltaïque placé sur une maison individuelle, nous pouvons dire qu'il est
préférable de coupler celui-ci avec un capteur à air pour ainsi récupérer la chaleur émise par le capteur PV. Ce système fait
diminuer significativement les besoins de chauffage du bâtiment, et ainsi le bilan énergétique du capteur photovoltaïque est
amélioré (le rendement énergétique global du capteur est multiplié par deux .
D- Stockage d’énergie par chaleur latente
i) Changement de phase dans un milieu poreux
Le sujet du changement de phase dans un milieu poreux a commencé sur l’Université de Cergy-Pontoise dans le cadre
de la thèse de Monsieur M. Benzadi. Le but recherché est d’analyser des fronts de gel et/ou dégel de sols fortement perméables,
d'une part et d'autre part d'analyser le stockage d'énergie par chaleur latente. L’écoulement qui prend naissance sous l’effet des
forces de volume au sein de ce milieu (modélisé par un milieu poreux), influence fortement les transferts (figure 21).
Le problème de changement de phase dans un milieu poreux a été traité à la fois sur le plan numérique et expérimental :
Plan numérique : nous avons développé une méthode basée sur une formulation enthalpique permettant de résoudre en un seul
domaine de calcul plusieurs sous domaines pouvant être soit de l’eau, soit un sol saturé en eau, soit un sol gelé. Nous avons
analysé la validité des modèles gérant les écoulements et l’influence des différents paramètres sur l’évolution du front de gel.
Plan expérimental : nous avons réalisé un dispositif expérimental permettant de contrôler et d’étudier le changement de phase.
Ce dispositif expérimental est représenté par la photographie de la figure 26-a et schématisé par la figure 26-b.
Suivi de l’évolution d’une interface par méthode non intrusive
Une méthode expérimentale de mesure non destructive a été développée et réalisée (Figure 21-c et résultat figure 22).
Cette méthode d’instrumentation non intrusive est basée sur les ultrasons pour suivre finement l’évolution spatio-temporelle de
l’interface de changement de phase sans perturber le milieu. Le développement de ce type d’instrumentation a été réalisé avec
l’aide des chercheurs du département Génie Electrique de l’université de Cergy-Pontoise.
La mesure du déplacement du front de gel/dégel obtenu par cette méthode a été confronté à la méthode classique basée
sur les relevés de températures par des thermocouples. Les deux méthodes ont alors été comparées. Les résultats obtenus sont
intéressants et ont fait l’objet de la thèse de Monsieur M. Benzadi.
Plan analytique : En parallèle des travaux numériques et expérimentaux, nous avons mené une analyse analytique. L’approche
analytique a l’avantage de simplifier ce problème très complexe. Une solution analytique unidirectionnelle de changement de
phase dans un domaine borné a été trouvée et la position du front est donnée
Ce travail a donné lieu à plusieurs communications dans des congrès internationaux.
56
Curriculum vitae
R. Bennacer
-aC:\>
générateur
oscill
pulsations
transducteur
10°C
isolant thermique
eau
eau (glace)
+billes de
cryothermostat
-20°C
-b-
echangeur
-c-
Figure 21 : a) Image du dispositif expérimental, b) schéma du domaine d’étude,
c) dispositif acoustique pour les mesures non intrusives.
profondeur
Figure 22 :
Evolution de la position de l’interface de
changement de phase glace/eau en fonction du
temps
temps
ii) Stockage d’énergie par les matériaux dopés en paraffine encapsulée
Dans le cadre du programme d’action de soutien à la formation et à la recherche de l’Agence Francophone pour
l’Enseignement Supérieur et la Recherche (Fond International de Coopération Universitaire), un projet dont le contenu reposait
sur le fait que l’augmentation d’inertie thermique des constructions a pour effet de réduire considérablement l’effet de
l’amplitude diurne des températures externes a été proposé. Pour les climats modérés et en particulier les climats méditerranéens,
les températures pendant la saison froide oscillent autour d’une température moyenne agréable. L’inertie des constructions arrive
57
Curriculum vitae
R. Bennacer
à lisser les variations de température à l’intérieur des habitations. Par conséquent, il contribue à la diminution de la
consommation énergétique et à la réduction du dégagement de CO2. Pour réaliser cette inertie, nous avons incorporé de la
paraffine dans les matériaux de construction. Nous avons choisi la paraffine qui possède la particularité de pouvoir changer de
phase à température modérée et stocker ainsi une quantité importante d’énergie. Le projet comporte deux parties :
•
•
une modélisation et simulation numérique,
une étude expérimentale.
Simulation numérique : Nous avons mis au point un code numérique pour la simulation du comportement thermique d’un local
en fonction des différents paramètres. Deux possibilités existent pour modéliser et analyser le transfert la première consiste à
écrire deux équations de conservation et un bilan énergétique à l’interface tandis que la seconde utilise une équation de
conservation d’énergie et un terme source. Cette dernière solution a été retenue car dans notre cas nous n’avons pas d’interface
de changement de phase distinct. Nous avons effectué une série de simulations numériques sur une paroi séparant deux
ambiances avec des conditions aux limites différentes. Nous avons identifié les conditions permettant la réduction des flux
échangés à travers la paroi et un accroissement du déphasage entre la consigne externe et les températures à l’intérieur de la
paroi.
Etude expérimentale : Nous avons réalisé avec mes collègues spécialistes en Génie Civil un béton de référence et trois autres
bétons composés en introduisant de la paraffine (10, 20 et 30%). Le comportement de la paraffine vis-à-vis du milieu alcalin
béton, la réversibilité des processus de stockage et déstockage dans le temps et les caractéristiques mécaniques ont été analysées.
Le travail a fait l'objet d'un rapport au FICU et de deux communications.
3.3
Autres thèmes
Dans le souci d'acquérir un complément de savoir-faire, je me suis intéressé également aux problèmes de changement de phase
lors de solidification.
A- Changement de phase en micro-gravité « floating zone »
L’élaboration des matériaux purs pour la micro-électronique est affectée par les mouvements de convection qui sont
responsables de la bonne ou de la mauvaise qualité du produit final. Afin de réduire l’effet de cette convection, les scientifiques
ont pensé constituer un environnement de micro-gravité où les forces volumiques jouerait un rôle secondaire. De plus, pour
réduire la pollution du produit crée par le contact de ce dernier avec le récipient, le procédé de zone flottante "floating zone" a
été expérimenté (Figure 23). Ce procédé consiste à maintenir la zone fondue par la simple tension superficielle. J’ai commencé
l’étude de changement de phase en microgravité depuis l’année dernière en collaboration avec le professeur G. Labrosse de
l’Université de Paris-Sud. Les travaux du professeur G. Labrosse sont basés sur l’utilisation de la méthode spectrale. Cette
méthode, malgré sa haute précision, reste incapable de traiter les points singuliers. Notre collaboration consiste à utiliser les
volumes finis pour résoudre ce type de problème et analyser finement l’effet de la singularité sur les phénomènes.
•
Résultats obtenus
Nous avons observé expérimentalement des régions oscillatoires. Nous pensons que les résultats concernant ces régimes
oscillatoires ne repose pas uniquement sur les paramètres classiques à savoir, le nombre de Prandtl (Pr) et le nombre de
Marangoni (Ma). L'interprétation nécessite l’introduction d’un paramètre local qui caractérise les conditions appliquées. Les
figures 24 et 25 montrent respectivement l’effet des différentes distributions de flux appliquées à la zone flottante sur la vitesse
et la température à la surface libre.
Nous avons pu établir un diagramme de stabilité (figure 26) de l’écoulement en fonction de la concentration spatiale du
flux d’énergie appliqué à la zone flottante.
De même nous avons également analysé le couplage conductif dans la phase solide avec le domaine liquide. Les
résultats obtenus sont représentés sur la figure 27 et montrent l’effet des différences de conductivité solide-liquide sur la
solution obtenue ainsi que l’effet du couplage avec l’avancement de l’interface solide-liquide (figure 28).
58
Curriculum vitae
R. Bennacer
R ad iative
H eatin g
Figure 23 :
r
u
Vue schématique du problème
Z
w
0
150
-50
100
50
Figure 24 :
-100
-150
-200
0,00
0,01
0,02
0,4
0,6
0,8
Composantes axiales de la vitesse à la
surface libre pour diffrenets flux
d’énergie.
1,0
W
0
case
A: 0.533
-50
B: (1-(1-z)2)2
C: 1.34695 Exp( -5 (1-z)2)
-100
D: 3.0071 Exp( 25 (1-z)2)
F: 6.7243 Exp(125(1-z)2)
-150
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Z
0,4
case
F: 6.7243 exp(125(1-z)2)
D: 3.0071 exp( 25 (1-z)2)
C: 1.34695 exp( -5 (1-z)2)
T
0,3
Figure 25 :
B: (1-(1-z)2)2
A: cst = 0.533
Effet des différentes distributions de flux
sur la température à la surface libre.
0,2
0,1
0,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Z
59
Curriculum vitae
R. Bennacer
5
10
Flux shape
Polynomial
Exp(-5)
Exp(-25)
Constant
Ma
Unsteadiness
Figure 26 :
4
10
Stabilité des écoulements (permanent /
transitoire).
Steady state domain
3
10
1
10
Qmax/Qref
3
2
δθ/δΖ
1
0
-1
-2
Kr = 1.
Kr = 10
Kr = 100
-3
0,0
0,5
2,0
2,5
3,0
Ζ
Figure 27 : Effet des rapports de conductivité sur le profil
de température à la surface libre
Fig. 28. Champs de température et lignes de
courant (a et b) pour un flux Gaussian
(Ma = 5.103, Pr = 1.0, A = 3)
Le travail de cette partie a donné lieu à deux publications dans des revues internationales ainsi qu'à plusieurs
communications dans des congrès internationaux.
B- Élaboration de matériaux en Configuration de Bridgman
Lors de mon séjour dans le laboratoire Computationnal Fluid Dynamic (CFD) de l’Université de New South Walles
(UNSW, Australie) en tant que professeur invité, j’ai établi une collaboration entre notre équipe et l’équipe des professeurs
Léonardi et De Vahl Davis de l’UNSW portant sur l’analyse de l’effet Soret sur le changement de phase du Bi-Sn. Cette
collaboration rentre dans le cadre du Programme "IREX" (Internationnal Research Exchange) dont le thème central traite des
instabilités dans le changement de phase.
Nous nous sommes concentrés sur l’effet (croisé) Soret à propos de l’évolution temporelle de la concentration à
l’interface solide-liquide (figure 29) ainsi que sa répercussion sur les instabilités morphologiques qui peuvent apparaître dans de
tels problèmes.
Usant d’une démarche analytique (avec prise en compte de l’effet Soret) j’ais mis au point les profiles analytiques de
l’évolution et distribution des concentrations au sein du produit obtenu. J’ai identifier les condition necessaire pour évaluer les
coefficients de diffusion moléculaire ainsi que les instabilités morphologiques dans les métaux liquides.
60
Curriculum vitae
R. Bennacer
Num erical (S O LC O N)
0 . 35
Num erical (C F X )
Experime ntal
Sn concentration (at%)
0 .3
Sr=0.05
Sr=0.1
0 . 25
Figure 29 :
0 .2
Sr=0.0
0 . 15
Event 11E
0 .1
Comparaison de l’évolution de la
concentration à l’interface avec et sans
prise en compte de l’effet Soret
(Sr=0.05 et 0.10)
Event 11F
0 . 05
E xtended H old
0
0
2
4
6
N om in al solid ificatio n d istanc e (mm )
8
Le travail de cette partie a donné lieu à une publication en préparation dans une revue internationale ainsi qu'à
deux communications dans des congrès internationaux
C- Ecoulement Marangoni dans les calloduc de faible diamètre
Une collaboration est en cours depuis Septembre 2002 avec l’université d’Edinbourgh sur l’analyse des écoulement et transferts
dans les calloducs. Nous assurons la modélisation et simulations numériques en complément du travail éxperimental developpé à
l’université d’Edinbourgh. Je participe à l"’encadrement (coencadrant Dr. K. Sefiane) de la thèse de Cosimo Buffone
(soutenance Nov. 2004). Le travail concerne la comprehension et l’amplification des possibles écoulements de Marangoni au
sein de tube de quelques centaines de micromètres. De tels écoulements présente l’avantage d’accroître les transferts au niveau
du ménisque edt d’assurer ainsi de meilleur performance de tels systèmes.
0.1 mm s-1
1.4
1.3
vorticity
0.59
0.51
0.43
0.35
0.26
0.18
0.10
0.02
-0.07
-0.15
-0.23
-0.31
-0.40
-0.48
-0.56
y (mm)
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.2
0.4
0.6
0.8
x (mm)
Numerique
expérimental (µPIV)
Comparaison des champs de vitesse dans un micro-tube (diametre 400µm)
61