Modélisation numérique des écoulements pulmonaires
Langue Français
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Auteur : Elmi Robleh, Hassan
Date de soutenance : 10-02-2012

Directeur(s) de thèse : Dusek, Jan

Président : Favier, Daniel
Rapporteur(s) : Braza, Marianne - Salmon, Stéphanie
Membre(s) du jury : Constantinesco, André - Hoarau, Yannick

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Institut de mécanique des fluides et des solides (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Mécanique des fluides
Classification : Physique, Mathématiques

Mots-clés libres : Computational fluid dynamics, Modèles de poumons de Weibel, Modèles de poumons réalistes, Dépôt de particules
Mots-clés :
  • Dynamique des fluides - Modèles mathématiques
  • Équations de Navier-Stokes -- Solutions numériques
  • Particules (matière)
Résumé : L’étude engagée dans cette thèse consiste à mettre en place une modélisation numérique fiable et complète du transport et du dépôt des particules dans un écoulement pulmonaire en se basant sur l’utilisation du code de calcul commercial CFD-ACE. Ce code intègre un solveur fluide qui résout les équations de Navier-Stokes incompressibles dans une formulation volumes finis. Le logiciel CFD-GEOM a été utilisé pour créer les surfaces en 3D de la géométrie générique du modèle de Weibel et ainsi générer le maillage non-structuré tétraèdrique en volumes finis. Dans le cadre de ce travail, il est supposé que le flux d’air est laminaire, stationnaire (ou instationnaire uniquement dans les modèles bronchiques) et incompressible ; les particules de diamètre 5μm sont sphériques et sans interaction. Le pourcentage global et local du dépôt des particules dans les poumons peut s’exprimer comme une efficacité de dépôt et se définit par le rapport entre le nombre de particules déposées dans une région donnée et le nombre total de particules admises initialement à l’entrée de la conduite. L’efficacité de dépôt dépend fortement du nombre de Stokes d’entrée, des conditions d’admission en termes de profil de vitesse du fluide (nombre de Reynolds d’entrée), de la distribution et des caractéristiques des particules. Nous avons donc modélisé avec succès les écoulements ainsi que le transport et le dépôt de particules dans des configurations simples (modèles de Weibel) et des configurations réalistes (poumons de rat et du lapin) et ce que l’on en peut dire c’est que la simulation, bien que coûteuse (surtout pour le dépôt des particules), ne présente pas de difficultés insurmontables. Par contre l’obtention d’une géométrie réaliste et la génération du maillage associé reste une étape délicate.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2012STRAD025
Type de ressource : Thèse