Thèse Comprendre et Modéliser la Dynamique des Fluides Actifs dans des Environnements Complexes H/F

Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
École doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
Laboratoire de recherche : Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques
Direction de la thèse : Harold AURADOU ORCID 0000000329396566
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

La modélisation des fluides actifs permet d'étudier le comportement collectif de systèmes biologiques ou synthétiques capables de convertir de l'énergie en mouvement organisé. Ces modèles, inspirés de la physique statistique et de l'hydrodynamique, décrivent comment des entités individuelles (comme des bactéries, des cellules ou des micro-nageurs artificiels) interagissent avec leur environnement et entre elles, donnant naissance à des phénomènes émergents comme la réduction de viscosité ou la séparation de phase. Dans le domaine biologique, ces théories éclairent des mécanismes fondamentaux comme le déplacement collectif des bactéries. Elles permettent de reproduire les motifs dynamiques (tourbillons, turbulence active) qui accompagnent leur exploration des milieux complexes, comme les sols ou les tissus vivants observés chez Escherichia coli.

Les applications de ces modèles sont nombreuses : de la conception de stratégies de décontamination ciblée (en exploitant les propriétés des fluides actifs pour disperser des agents pathogènes) à l'ingénierie de matériaux intelligents mimant les comportements biologiques.

L'objectif de la thèse est de modéliser ces comportements à partir d'une modélisation de type milieu continu. Cette approche modélise l'évolution de la concentration des agents du fluide et leur action sur l'écoulement via un terme de stress actif. Cette approche pourra être éventuellement couplée à des modélisations à l'échelle des agents.

This research will be co-supervised by Morgan Chabanon (laboratory EM2C, CNRS, CentraleSupelec) and Harold Auradou (laboratory FASR, CNRS, Paris Saclay University).
Morgan Chabanon is a specialist in modeling transport phenomena in porous media using homogenization methods to perform upscalings. Harold Auradou has developed microfluidic systems for several years, enabling the observation of bacteria under flow conditions. Both are porous media specialists, aiming to join their expertise to determine laws of active fluid transport in porous media

This doctoral project aims to explore the behavior of active fluids in complex media, with applications in the transport of bacterial suspensions in confined porous media. We anticipate that confinement within specific pore-scale geometries will give rise to macroscopic effective flows, for which the governing conservation equations remain to be established. The objectif of this project is to develop a continuum transport model for bacterial suspensions using upscaling methods.
To numerically solve this macroscopic model of bacterial transport.