thesis

Interaction fluide-structure et biomécanique cardiovasculaire : modélisation d'écoulements instationnaires de fluide visqueux incompressible en géométries déformables

Defense date:

Jan. 1, 1997

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Institution:

Paris 12

Disciplines:

Abstract EN:

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Abstract FR:

La modelisation numerique proposee dans cette etude, vise a mieux comprendre les relations de cause a effet de certaines pathologies et a permettre une analyse precise des phenomenes hydrodynamiques resultant a la fois de la deformation des domaines constituant le systeme cardio-vasculaire et du caractere instationnaire de l'ecoulement sanguin. Cette modelisation numerique s'avere d'autant plus indispensable que l'experimentation in vivo est difficilement realisable de maniere non invasive. Les equations de navier-stokes, regissant la dynamique du fluide visqueux, sont resolues en utilisant la methode des elements finis couplee a une cinematique arbitraire lagrangienne eulerienne permettant de prendre en compte la deformation du domaine au cours du temps. Une premiere etude porte sur l'ecoulement dans un anevrisme aux frontieres rigides puis deformables. Il apparait de fortes modifications du champ de vitesse dues au deplacement parietal (nombre, convection et taille des vortex engendres differents). Nous avons mis en evidence la presence d'un gradient de pression generalement localise en sortie de l'anevrisme. Cela peut expliquer d'une part, le phenomene d'expansion par convection dans la direction avale de cette singularite geometrique et d'autre part, l'emplacement de sa rupture. Des ecoulements dans des cavites tres deformables ont egalement ete modelises. Dans un premier temps, l'utilisation d'une geometrie cylindrique nous a permis de valider le logiciel utilise puis un domaine spherique, symbolisant le ventricule gauche du coeur humain, a ete choisi. Il a ete observe la presence d'un tourbillon dans la cavite. Son action sur la pression intracavitaire et sur la vitesse axiale lors du remplissage a ete analysee. Nous avons constate que la convection du vortex et la propagation du pic de vitesse axiale peuvent etre reliees a certaines pathologies du myocarde.