simulation numérique multiphasique de l'injection d'un fluide à rhéologie complexe durcissant dans un écoulement afin d'en modifier la topologie

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Contexte : Dans le programme de recherche proposé on vise la simulation multiphasique de l'injection d'un hydrogel dans un écoulement sanguin. Ce programme ambitieux représente un défi important mais également un axe de recherche tout à fait original. En effet, Nous somme en présence de rhéologies complexes, de phénomènes multi-échelles du domaine spatial (biologie cellulaire et écoulement macroscopique) mais aussi du domaine temporel car les phénomènes étudiés se déroulent sur des échelles de temps très différentes soit : l'injection O(seconde), la gélification O(minutes/heures) et la résorption O(semaines/mois).******Méthodologie : Notre programme de recherche s'articule en cinq étapes. La première (i) vise la modélisation numérique des hydrogels, l'implémentation de la loi de viscoélasticité et la validation de la rhéologie par la simulation d'expérimentation connues. La seconde (ii) concerne le développement du cadre numérique de la simulation multiphasique hydrogel-sang. Plusieurs défis seront relevés comme l'optimisation du maillage hexaédrique dynamique pour le suivi de l'interface mais aussi l'aspect multi-échelle de la simulation. On cherchera ensuite (iii) à valider le champ d'écoulement multiphasique par l'utilisation d'un montage expérimental modulaire doté d'un dispositif optique de suivi des particules (PIV-3D). L'étape quatre (iv) s'intéressera au développement de méthodes d'injection contrôlées, à l'ingénierie de l'injecteur et à son impact sur le processus d'injection. La dernière étape (v) est un objectif à long terme qui vise à ouvrir le champ de recherche vers des applications potentielles en thérapie cellulaire en modélisant les équations qui régissent les interactions entre l'hydrogel et son environnement biologique. En effet, en se dégradant, l'hydrogel va offrir une matrice de support à la prolifération de cellules biologiques, croissance qui peut être favorisée par l'ajout de composés actifs dans sa composition initiale.******Incidences: Ce projet offrira aux étudiants un cadre de recherches multidisciplinaires dans un environnement de travail de grande qualité (CRCHUM) conçu pour faciliter les échanges et les ressources inter-laboratoires. ***A l'issu de ce programme cette recherche pourrait se placer parmi les pionnières car à notre connaissance c'est la première fois qu'une simulation numérique multiphasique de l'injection d'un hydrogel en milieu sanguin soit proposée. De plus, cette recherche fondamentale permettra de favoriser l'émergence d'innovations thérapeutiques, tels que l'embolisation de vaisseaux sanguins, la médication in-vivo localisée ou encore pour l'injection de ciment biocompatible pour la réparation des fractures osseuses.**