Numerical simulation of blood flow in compliant large sized arteries

• Auteur / Autrice : Libuse Demjancukova
• Direction : Robert Pélissier, Eduard Rohan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2 en cotutelle avec Pilsen, Západočeská univerzita

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Système cardiovasculaire

Interaction fluide-structure

Résumé

La thèse est dédiée à la modélisation numérique du couplage fluide-structure dans le cadre de la biomécanique cardiovasculaire. Les artères de grandes dimensions transportant le sang sont soumises lors du cycle cardiaque à de grandes déformations entraînant un couplage mécanique important entre la paroi artérielle et l’hémodynamique. Cette interaction est accompagnée par une déformation importante de la paroi artérielle et, en conséquence, par une grande déformation du domaine occupé par le fluide. La formulation des équations de Navier-Stokes est basée sur l’ALE et une méthode de projection de Yosida est utilisée pour la résolution du problème. Pour la modélisation de la paroi artérielle, nous adoptons deux modèles purement phénomènologiques et un modèle composite incluant des fibres et leur orientations. Le couplage entre ces deux milieux est réalisé par une approche classique de point fixe dans le sens fort. De nombreux tests de validation complètent chaque implémentation EF.

The purpose of the PhD thesis is the numerical modelling of the problem arising from the interaction between the hemodynamics and the dynamics of the arterial wall in compliant large sized arteries. This interaction of two different continua is accentuated by a relatively large deformation of the arterial wall during one cardiac cycle that results in non negligible deformation of the fluid domain. Consequently, the incompressible Navier-Stokes equations have to be solved on a moving domain and the geometrical nonlinearity have to be included in the dynamic equilibrium of the structure. The formulation of the fluid equations is based on the ALE description and for the resolution of the problem, we chosen Yosida projection method. The arterial wall was modelled using two purely phenomenological, isotropic models and also by a composite macroscopic model with fibres. The interaction between both continua was realized via partitioned, strong coupling with static or dynamic relaxation applied to the structure displacement.