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    Amélioration des perfomances energétiques d’un échangeur de chaleur à tubes et calandre huile -eau
    (ÉCOLE SUPERIEURE DE TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES - ANNABA -, 2020) BENMEBAREK Rabab; NIOU Slimane (Encadrant)
    Le présent projet de fin d’étude consiste en une conception, simulation d’un échangeur de chaleurs à tube et calendre avec différents section transversales des tubes (circulaire, carré, elliptique 0° et elliptique 90°) afin de déterminer leurs influences sur les performances de l’échangeur conçu. Une combinaison avec des tubes carré et circulaire est introduit, la simulation est réalisé à l’aide de logiciel COMSOL. L échangeur de chaleurs avec une arragement des tubes carré au centre de la plaque tubulaire et tube cerculaire au extrémité présente un coéfficient d’echange global maximale , chute de préssion coté tube minimal et éfficacité maximal avec une valeur de 89%.
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    Assessment of the best turbulence model for simulating thermal performance in shell and tube heat exchangers with different tube bundles
    (NATIONAL HIGHER SCHOOL OF TECHNOLOGY AND ENGINEERING -ANNABA, 2024) KOUACHE Aimene; NIOU Slimane (Encadrant)
    Shell and tube heat exchangers are widely used in various industries for efficient heat transfer between two fluids with different temperatures. The efficiency of heat transfer in these exchangers is strongly influenced by flow regime: i) laminar flow or ii) turbulent flow. The complex geometry, flow conditions, and heat transfer requirements of shell and tube heat exchangers contribute to the prevalence of turbulent flow, making it the dominant flow regime in these devices. Therefore, accurate modeling of turbulence is crucial for understanding and predicting the thermal performance of shell and tube heat exchangers. Turbulence modeling studies aim to investigate and predict the behavior of turbulent flow and heat transfer in these heat exchangers. The end of studies project aims to assess the effectiveness of three commonly used turbulence models - the k-ω model, the k-ε model, and the Realizable model - in simulating the thermo-fluidic performance of a shell and tube heat exchanger. The heat exchanger will be examined with various tube geometry configurations, including circular tubes, 90° elliptical tubes, and combined tube bundle configurations. The primary objective of this study is to identify the most suitable turbulence model for accurately predicting the thermo-fluidic behavior of the heat exchanger under different operating conditions. To achieve this, an in-depth analysis will be conducted using Computational Fluid Dynamics (CFD) methodology to simulate fluid flow through the heat exchanger.
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    ETUDE COMPARATIVE DES METHODES DE CALCUL DES PERFORMANCES THERMIQUE DES ECHANGEURS DE CHALEUR A TUBES ET CALANDRE : ANALYSE DES INCERTITUDES ET VALIDATION EXPERIMENTALE
    (Ecole Nationale Supérieure de Technologie et d’Ingénierie-Annaba, 2025) HAOUARI Imene; MOUSSAOUI Naima; NIOU Slimane (Encadrant)
    Ce mémoire de Master présente une étude comparative des méthodes de calcul des performances thermiques des échangeurs de chaleur à tubes et calandre, en s’appuyant sur un prototype à l’échelle de laboratoire TDC360C. L’objectif est d’évaluer la précision de plusieurs approches analytiques, notamment celles de Kern, Bell, Bell-Delaware, Sieder-Tate et Nitsche, en les comparant aux résultats expérimentaux. Une attention particulière est accordée au côté calandre, reconnu pour la complexité de ses écoulements. Le travail vise également à identifier les principales sources d’incertitude et à proposer des ajustements permettant d’améliorer la fiabilité des prédictions. L’ensemble de l’étude s’inscrit dans une démarche intégrée alliant modélisation, expérimentation et validation, avec une forte orientation pédagogique et scientifique. Les résultats montrent que la méthode de Kern, bien que simplifiée, fournit une estimation raisonnable du coefficient global d’échange thermique, tandis que la méthode de Nitsche se distingue par sa précision en régime laminaire. Cette analyse comparative permet ainsi de guider le choix des méthodes en fonction du contexte d’application.
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    Etude expérimentale et numérique des performances thermiques de l'échangeur de chaleur à tubes et calandre (1-1) TD360c
    (Ecole Nationale Superieure de Technologie et d'Ingénierie-Annaba -(Ex ESTI), 2023) DJAFRIA Aimen; NIOU Slimane (Encadrant)
    Le présent projet de fin d'étude d’ingénier traite une étude expérimentale et numérique approfondie sur les performances thermiques de l'échangeur de chaleur à tubes et calandre TD360c (1-1). La conception géométrique de l'échangeur a été réalisée selon plan du dispositif du constructeur « TecQuipement » en utilisant le logiciel SolidWorks. L’investigation numérique est effectuée dans le logiciel Comsol Multiphysics 5.5 en combinant deux physiques : CFD simulation et transfert de chaleur. Les résultats numériques obtenus sont en bon accord avec les données expérimentales, quelle que soit la direction d'écoulement de l'échangeur de chaleur : i) co-courant ou ii) contre-courant. Il a été observé que l'écoulement en co-courant présente des performances légèrement meilleures que l’écoulement en contre-courant. Ces résultats confirment que le changement de direction d'écoulement du co-courant au contre-courant dans ce dispositif n'a pas une grande influence sur les performances de l'échangeur de chaleur. Par conséquent, la configuration que nous avons proposée présente des résultats qui concordent bien avec ceux de la littérature scientifique. Ces résultats renforcent davantage la pertinence et l'efficacité de la conception améliorée pour un transfert de chaleur optimal dans l'échangeur de chaleur à tubes et calandre.
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    Experimental investigation of a 3D printed miniature centrifugal pump operatd by non- contact magnetic actuation
    (NATIONAL HIGHER SCHOOL OF TECHNOLOGY AND ENGINEERING -ANNABA, 2024) KOUACHE Aimene; NIOU Slimane (Encadrant)
    In this engineering final project, we focus on the design, manufacturing, commissioning, and optimization of a miniature centrifugal pump, created via 3D printing. This device is specifically tailored for millifluidic and microfluidic applications, presenting significant challenges in terms of design, manufacturing, and actuation. The design phase began with the creation of a detailed digital model of the pump components using the SolidWorks design software. Subsequently, the parts were manufactured using an Anycubic 3D printer, providing optimal precision and flexibility in creating the complex elements of the pump. The pump's mobile rotor includes an integrated turbine and magnet, printed to ensure free mobility. This choice enables efficient magnetic drive of the pump, ensuring reliable operation and increased durability under various fluidic conditions. The commissioning of the pump will involve thorough experimental testing to evaluate its performance, particularly in terms of flow rate, generated pressure, and energy efficiency. These experimental tests will play a crucial role in the final optimization of the device, aiming to maximize its performance and meet the specific requirements of microfluidic and millifluidic applications.
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    Hydraulic Performance Evaluation of a Miniature Centrifugal Pump with Magnetic Coupling: CFD-Based Numerical and Experimental Approaches
    (National Higher School of Technology and Engineering – Annaba, 2025) BOUZIANE Ramzi; NIOU Slimane (Encadrant)
    This Master's thesis project presents a numerical investigation, using CFD simulations, of the hydraulic behavior of a miniaturized magnetically coupled centrifugal pump manufactured via 3D printing. The primary objective was to accurately reproduce and validate the pump’s hydraulic performance (pressure rise and volumetric flow rate) by comparing simulation results with existing experimental data. Three distinct impeller designs—radial, forward-curved, and backward-curved—were analyzed at various rotational speeds. The adopted methodology involved numerical modeling of the pump geometry, followed by the application of a poly-hexcore meshing strategy. Simulations were conducted under steady state conditions using a pressure-based solver with the k-ω SST turbulence model. Boundary conditions were carefully defined to closely replicate the experimental setup. CFD results demonstrated strong agreement with experimental data, confirming the superior performance of the backward-curved impeller (Type 3) in terms of flow rate and pressure head. Although the model exhibited a slight tendency to overestimate performance, the observed discrepancies remained within acceptable limits for numerical validation.
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    PERFOMANCE OPTIMAZATION OF A MINIATURIZED CENTRIFUGAL PUMP: INNOVATIVE DESIGN AND 3D PRINTING FABRICATION
    (National Higher School of Technology and Engineering-Annaba, 2025) BOUZIANE Ramzi; NIOU Slimane (Encadrant); BENHASSINE Naamane (Co-Encadrant)
    This thesis addresses the challenge of optimizing miniaturized centrifugal pumps, which are critical for high-precision applications in fields like biotechnology and electronics cooling but are often limited by traditional manufacturing techniques. To overcome these limitations, this study proposes an innovative pump design that incorporates a synchronous magnetic coupling, leveraging advanced simulation and manufacturing techniques to enhance efficiency and compactness. The design process utilized SolidWorks for detailed CAD modeling and CFTurbo for hydraulic geometry generation. Performance was rigorously analyzed through a dual simulation approach: Computational Fluid Dynamics (CFD) with ANSYS Fluent was used to optimize internal fluid flow and determine the impeller torque, while COMSOL Multiphysics was employed to simulate the magnetic coupling and ensure effective torque transmission. The final prototype was fabricated via state-of-the-art 3D printing technology, facilitating cost effective and rapid production. Experimental testing confirmed the enhanced performance of the new pump, validating the design predictions. Most significantly, the optimized pump demonstrated an 84% average increase in pressure and a 74% average increase in flow rate compared to a previous design, confirming the success of the applied methods. The successful integration of these advanced methodologies underscores the pump's potential for high precision applications and lays the groundwork for a patentable innovation with significant industrial impact.