Offre de thèse : Rhéologiedes Particules Déformables : Interaction entre Déformabilité des Particules et Forces Inter-Particules

Sujet : Rhéologie des Particules Déformables : Interaction entre Déformabilité des Particules
et Forces Inter-Particules

Laboratoire/équipe : UMR CNRS 7338 Bio­mé­canique et Bio­ingénierie / Équipe de recherche : Inter­ac­tions Flu­ides Struc­tures Biologiques (IFSB)

Mots clés : Par­tic­ules déformables, Rhéolo­gie, Inter­ac­tions, Sim­u­la­tions numériques

La dynamique des par­tic­ules déformables en écoule­ment présente de nom­breux défis, notam­ment pour le con­trôle de leur com­porte­ment dans divers­es appli­ca­tions. Nous nous intéres­sons par­ti­c­ulière­ment aux par­tic­ules déformables, appelées
cap­sules, con­sti­tuées d’un cœur liq­uide entouré d’une mem­brane mince et sou­ple. Ce pro­jet vise à explor­er, pour la pre­mière fois, l’impact des forces chim­iques et physiques inter-par­tic­ules à l’échelle micro­scopique sur la rhéolo­gie macro­scopique
des sus­pen­sions. Ce sujet s’inscrit dans le domaine des flu­ides com­plex­es, avec des appli­ca­tions var­iées en biolo­gie, dans l’industrie ali­men­taire, les sci­ences de l’environnement et la phar­ma­ceu­tique. Jusqu’à présent, nos travaux ont prin­ci­pale­ment porté sur la dynamique des par­tic­ules déformables sous dif­férentes con­di­tions d’écoulement. Cepen­dant, les forces inter-par­tic­ules n’ont pas encore été inté­grées dans nos mod­èles et sim­u­la­tions numériques.

Dans les sys­tèmes naturels (par exem­ple, les glob­ules rouges) et les par­tic­ules déformables arti­fi­cielles, les inter­ac­tions inter-par­tic­ules d’origine chim­ique et physique, telles que l’adhésion, le frot­te­ment et les forces élec­tro­sta­tiques, jouent un
rôle cru­cial. L’impact de ces inter­ac­tions sur l’écoulement des par­tic­ules reste large­ment inex­ploré. Des études récentes, notam­ment expéri­men­tales sur des par­tic­ules rigides, ont mon­tré que les inter­ac­tions adhé­sives peu­vent induire agré­ga­tion et accu­mu­la­tion de par­tic­ules, et leur adhé­sion aux parois des canaux. Nous chercherons à iden­ti­fi­er des phénomènes sim­i­laires pour les par­tic­ules déformables, en ajus­tant sys­té­ma­tique­ment leur déforma­bil­ité ain­si que l’intensité des forces inter-par­tic­ules.
L’objectif prin­ci­pal de cette thèse est de dévelop­per de nou­veaux mod­èles pour les forces inter-par­tic­ules et de les implé­menter dans notre code numérique exis­tant. Ce code per­met déjà de réalis­er des sim­u­la­tions tridi­men­sion­nelles de la dynamique
d’une sus­pen­sion de par­tic­ules déformables en écoule­ment, avec un cou­plage fort d’interaction flu­ide-struc­ture. Une série de sim­u­la­tions sera menée pour tester et valid­er les nou­veaux mod­èles, en col­lab­o­ra­tion avec des chercheurs expéri­men­ta­teurs spé­cial­isés dans la syn­thèse des cap­sules et leur rhéologie.