Modélisation et simulation de systèmes multi-fluides. Applications aux écoulements sanguins

Modeling and simulation of multi-fluid systems. Applications to blood flows

• Auteur / Autrice : Vincent Doyeux
• Direction : Philippe Peyla, Mourad Ismail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 28/01/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble, Isère, France ; 1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Maury
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Prud'homme, Emmanuel Maitre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : George Biros, Jeffrey F. Morris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Érythrocytes

Mots clés libres

Simulation

Globules rouges

Fluide complexe

Methode éléments finis

Sang

Simulation

Red blood cells

Finite element method

Blood

Complex fluid

Résumé

Dans ce travail, nous développons un cadre de calcul dédié à la simulation d'écoulements à plusieurs fluides. Nous présentons des validations et vérifications de ces méthodes sur des problèmes de capture d'interfaces et de simulations de bulles visqueuses.Nous montrons ensuite que ce cadre de calcul est adapté à la simulation d'objet rigides en écoulement.Puis, nous étendons ces méthodes à la simulation d'objets déformables simulant le comportement des globules rouges : les vésicules. Nous validons aussi ces simulations.Enfin nous appliquons les précédents modèles à des problèmes ouverts de microfluidique tels que la séparation d'une suspension dans une bifurcation microfluidique et la rhéologie en milieu confiné.

In this work, we develop a framework dedicated to the simulation of multi-fluid systems. We present validations and verifications of these methods on interface capture problems and viscous bubbles simulations.We then show that this framework is well fitted for the simulation of the rigid bodies flow.Next, we extend these methods to the simulation of deformable objects reproducing the behavior of red blood cells: the vesicles. We also validate these simulations.Finally, we apply the previous models to open micro-fluidic problems such as the splitting of a suspension at a bifurcation and the rheology in a confined environment.