Génération de gouttes non-newtoniennes par microfluidique: Approche expérimentale et simulations numériques

Microfluidic non-Newtonian droplets generation: experiments and numerical simulations

• Auteur / Autrice : Kévin Gutierrez
• Direction : Edith Peuvrel-disdier, Anselmo Soeiro pereira
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Mise en Forme des Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Calcul Intensif et Mecanique des Fluides
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Mines Paris-PSL

Mots clés

Mots clés libres

Microfluidique

Non-newtonien

Simulation numérique

Microfluidic

Non-newtonian

Numerical simulation

Résumé

Le projet actuel vise à mettre en évidence les mécanismes physiques à l'origine de la formation de microparticules via l'étirement et la rupture de fluides élasto-viscoplastiques dans un circuit microfluidique. Il sera mené via une approche mixte combinant expériences et simulations numériques. Les résultats seront analysés à la lumière de la dynamique d'étirement des filaments, du transfert d'énergie et des lois d'échelle. Enfin, une adéquation quantitative entre expériences et simulations numériques nous permettra de décrire correctement le transfert d'énergie au cours du processus d'étirement/rupture et, par conséquent, de mettre en évidence avec précision la pertinence de chaque ingrédient rhéologique (viscosité, élasticité, plasticité et tension superficielle) au cours de la fabrication des microparticules, ainsi que de prédire leurs formes finales.

The current project aims to highlight the physical mechanisms driving the formation of microparticles via stretching and breakup of elasto-viscoplastic fluids in a microfluidic system. It will be conducted through a mixed approach by combining experiments and numerical simulations. The results will be analysed in light of filament stretching dynamics, energy transfer, and scaling laws. Finally, a quantitative matching between experiments and numerical simulations would allow us to adequately describe the energy transfer during the stretching/breakup process and, thus, to precisely highlight the relevance of each rheological ingredient (viscosity, elasticity, plasticity, and surface tension) during the microparticles fabrication, as well as to predict their final shapes.