• Langue : Français
• Discipline : Mécaniques des milieux fluides
• Identifiant : 2019LILUI114
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 17/12/2019

Résumé en langue originale

La sténose des artères par plaques d'athérome est un problème majeur de la santé qui touche une proportion significative de la population dans les pays industrialisés. Par conséquent, l'étude de l'écoulement du sang après la sténose fait l'objet de nombreuses recherches. La simulation du comportement réel de celui-ci nécessite de prendre en considération les conditions physiologiques du problème posé à savoir la nature non-newtonienne du sang et les conditions pulsées dans les artères. La méthode des éléments spectraux a été utilisée dans cette étude afin de simuler les écoulements tridimensionnels dans les géométries cylindriques avec un rétrécissement de forme sinusoïdale. La géométrie axisymétrique était considérée dans un premier temps. Le taux d'excentricité faible (de l'ordre de dix et de vingt pour cent ) a été introduit ensuite au niveau de la sténose. Les géométries sont des modèles simplifiés de la réalité physiologique d’une vraie sténose. L'objectif était d'écrire et d'examiner les caractéristiques turbulentes des écoulements sténotiques et d'analyser le budget de l'énergie cinétique turbulente. Le modèle rhéologique de Casson a été implémenté dans le code de recherche NEK5000 afin de prendre en considération le comportement non-newtonien du sang. La simulation numérique directe était utilisée. La première partie de la thèse présente une investigation de l’écoulement stationnaire à travers une conduite avec une constriction axisymétrique pour des nombres de Reynolds compris entre 2480 et 4542 pour le modèle newtonien et le modèle de Casson du sang. Les écoulements stationnaires sont examinés numériquement, les budgets de l'énergie cinétique turbulente pour deux modèle sanguins sont analysés et des limites de la méthode numérique utilisée sont présentées. Les résultats pour les deux types de géométrie ont été comparés ensuite. La deuxième partie a pour but de présenter une investigation de l’écoulement pulsé de type de Woomersley à travers une conduite avec une constriction axisymétrique pour le modèle newtonien et le modèle de Casson du sang. Des difficultés rencontrées d'analyse d'un écoulement turbulent pulsé sont discutées.

Résumé traduit

The stenosis of atheroma plaque arteries is a major health problem that affects a significant proportion of the population in the industrialized countries. Therefore, the study of blood flow after stenosis is the subject of much research. The simulation of the real behavior of this one requires taking into consideration the physiological conditions of the problem posed namely the non-Newtonian nature of the blood and the pulsed conditions in the arteries. The spectral element method is used to study 3D turbulent blood flows in cylindrical geometry with a sinusoidal shape reduction. The axisymmetric geometry was considered at first. The low eccentricity rate (of the order of ten and twenty percent) was then introduced at the level of the stenosis later. The geometries are simplified models of the physiological reality of diseased arteries. The aim was to describe and examine the turbulent characteristics of stenotic flows and to analyze the turbulent kinetic energy budget. The rheological model of Casson has been implemented in the NEK5000 open source code in order to take into account the non-Newtonian behavior of the blood. Direct numerical simulation was used. The first part of the thesis is devoted to the presentation of the investigation of stationary flow through a pipe with axisymmetric sinusoidal shape reduction for Reynolds numbers between 2480 and 4542 for the Newtonian model and the blood Casson model. Stationary flows are examined numerically, turbulent kinetic energy budgets for two blood models are analyzed and limits of the numerical method are presented. The results for both types of geometry were compared. The second part aims to present an investigation of the Woomersley type pulsed flow through a pipe with axisymmetric pipe for the Newtonian model and the blood Casson model. Difficulties encountered in the analysis of a pulsed turbulent flow are discussed.