Thèse Dynamique des Fibres en Milieux Encombrés H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris Cité
École doctorale : Physique en Ile de France
Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes
Direction de la thèse : Anke LINDNER ORCID 0000000250079568
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

Ce projet de thèse vise à comprendre la dynamique de fibres rigides et flexibles transportées dans des environnements encombrés, tels que des réseaux d'obstacles ou des milieux poreux, en présence d'écoulements complexes. Alors que la dynamique des fibres en fluides newtoniens stationnaires est aujourd'hui relativement bien comprise, leur transport dans des milieux structurés soumis à des fluides non newtoniens ou à des forçages temporels reste largement inexploré.

Le projet s'appuie sur des résultats récents montrant que les interactions répétées entre fibres flexibles et obstacles peuvent induire des migrations latérales dépendant de la longueur, ouvrant la voie à des stratégies de tri microfluidique. L'objectif est ici d'étendre ces travaux à des situations plus réalistes en étudiant deux axes principaux : (i) l'effet des rhéologies non newtoniennes, notamment les fluides rhéofluidifiants et viscoélastiques, et (ii) la dynamique des fibres dans des écoulements oscillatoires.

Dans un premier temps, les interactions entre une fibre unique et un obstacle seront étudiées expérimentalement et numériquement afin de caractériser l'influence des forces hydrodynamiques de proche paroi, de l'élasticité de la fibre et des propriétés rhéologiques du fluide. Ces approches seront ensuite étendues à des réseaux d'obstacles périodiques afin d'identifier les mécanismes contrôlant la migration, la déformation et le tri des fibres selon leur longueur ou leur rigidité.

Le second axe portera sur les écoulements dépendants du temps, en particulier les écoulements oscillatoires. L'objectif sera d'identifier de nouveaux modes de déformation et de migration induits par l'interaction entre le temps de relaxation des fibres, la fréquence d'oscillation et la géométrie confinée du milieu.

Les résultats attendus permettront d'établir des modèles prédictifs des trajectoires et conformations des fibres en milieux complexes, avec des applications potentielles en microfluidique, filtration, tri de microplastiques, biomécanique et procédés industriels.

Le transport de fibres en milieux structurés est central pour la filtration, le tri microfluidique, les microplastiques et les systèmes biologiques, mais reste peu étudié hors des fluides newtoniens stationnaires.

Comprendre et prédire la migration, la déformation et le tri de fibres rigides et flexibles dans des écoulements complexes en milieux encombrés.

Approche combinant microfluidique expérimentale, vélocimétrie (PIV), visualisation de trajectoires et simulations numériques en collaboration avec LadHyX.