No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

[pt] A estenose aórtica é um dos mais graves problemas decorrentes de doenças valvares. O implante da prótese valvar aórtica por cateterismo (TAVI) vem se tornando o tratamento mais indicado aos pacientes de alto risco ou inoperáveis. A estenose aórtica grave pode ser uma condição de risco à vida quando não tratada. Devido à natureza do procedimento TAVI, é esperada uma variabilidade no ângulo de inclinação da válvula implantada. O presente trabalho investigou a influência das variações de inclinação e orientação do jato transvalvar sobre o escoamento em aorta ascendente. A compreensão dos padrões hemodinâmicos do fluxo sanguíneo em aorta ascendente é importante porque eles estão intimamente relacionados ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Para este fim, um modelo vascular com geometria anatômica de paciente específico foi produzido a partir de imagens de tomografia computadorizada, gerando um protótipo impresso em 3D e resina de silicone transparente. Uma configuração especial foi projetada para permitir medições tridimensionais do fluxo em diferentes seções transversais do modelo aórtico. A técnica de velocimetria por imagens estereoscópicas de partículas foi implementada para produzir informações estatísticas acerca do fluxo turbulento, tais como, campos tridimensionais de velocidade média, de energia cinética turbulenta e correlações entre os componentes de flutuação de velocidade. Os resultados obtidos indicaram que o escoamento em aorta ascendente é fortemente afetado pela direção do fluxo de entrada na aorta. / [en] Aortic stenosis is one of the most serious problems arising from valve diseases. Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI) has become the preferred treatment for high-risk or inoperable patients with severe aortic stenosis that could be a lifethreatening condition when left untreated. Due to the nature of the TAVI procedure, a variability on the tilt angle of the deployed valve is expected. The present work, investigated the effects on the flow field in the ascending aorta due angle variation of the transvalvular jet. Understanding the hemodynamic patterns of blood flow in the ascending aorta is important because they are closely related to the development of cardiovascular diseases. To this end, a patient-specific vascular phantom was produced by a 3D printed model and transparent silicon resin. A special setup was designed to allow measurements of the 3D flow at different cross sections of the aorta. A stereoscopic particle image velocimetry system was implemented to yield instantaneous and averaged turbulent flow information, such as three-dimensional average velocity fields, turbulent kinetic energy, and correlations between the components of velocity fluctuation. The results obtained indicated that the velocity field in the ascending aorta is strongly affected by the inlet flow direction into the aorta.

Pour effectuer correctement les séances d'hémodialyse, on doit disposer d'un accès vasculaire avec un fort débit. Les fistules artérioveineuses (FAV) réalisées par chirurgie permettent d'atteindre ce but, mais sont sujettes à de nombreuses pathologies. Afin d'en comprendre les mécanismes, il est nécessaire de connaître les caractéristiques locales de l'écoulement.La vélocimétrie Döppler étant peu précise, nous proposons ici de développer une approche de modélisation biomécanique.<br />Après un rappel de l'état de l'art sur les plans clinique et biomécanique, différentes méthodes de reconstruction volumique à partir de CT-scan sont décrites. Après optimisation, nous nous focalisons ensuite sur la simulation et l'analyse de l'écoulement sanguin dans une FAV simplifiée. Les simulations sont ensuite validées par une confrontation avec des mesures expérimentales. Enfin, la méthodologie est appliquée à deux fistules réelles, afin d'en tirer des enseignements sur le plan de la physiopathologie.

Cette thèse est une contribution à la fois expérimentale, théorique et numérique à l'étude des écoulements bidimensionnels de fluides complexes dans une conduite cylindrique présentant des singularités et dans une géométrie annulaire à cylindres excentrés. Le fluide utilisé est une solution de xanthane à différentes concentrations présentant un caractère non newtonien rhéofluidifiant. L'objectif principal de cette thèse est la caractérisation de l'influence des propriétés rhéofluidifiantes sur le comportement des zones de recirculation, en terme de morphologie, de positionnement et d'intensité, par l'utilisation et le développement de techniques de mesures non intrusives et performantes. La première méthode expérimentale utilisée une technique laser classique: la vélocimétrie par images de particules. La seconde technique mise en oeuvre est une méthode originale: la vélocimétrie par imagerie par résonance magnétique. Elle est utilisée pour la première fois au laboratoire pour la mesure de champ de vitesse d'écoulement de fluides complexes en conduite cylindrique, représentant l'intérêt majeur de cette thèse. La première partie de notre travail consiste en une description rhéologique complète de nos fluides modèles avec la détermination de leur loi de comportement et la mise en évidence de leurs propriétés viscoélastiques, par ailleurs négligeables. Par la suite les mesures de champ de vitesse des écoulements bidimensionnels étudiés et la représentation des lignes de courant montrent que les propriétés rhéofluidifiantes influencent très fortement la structure et la morphologie de ces écoulements et le comportement des zones de recirculation. Par une étude fine nous observons qu'il existe une compétition entre les effets d'inertie et les effets rhéofluidifiants induisant un champ de contrainte variable qui modifie le positionnement et la taille de la zone de recirculation. Nous montrons également que l'augmentation du caractère rhéofluidifiant affaiblit son intensité de la zone de recirculation. Enfin, des simulations numériques utilisant la loi de comportement macroscopique déterminée par rhéométrie classique ont été réalisées avec le logiciel Fluent. Une bonne concordance est observée entre les résultats de ces simulations numériques et les expérimentaux. Cette comparaison permet ainsi de valider le code de calcul et la loi de comportement, utilisée pour les simulations numériques au travers de sa modélisation suivant la loi de Cross, pour les écoulements considérés / This thesis is an experimental and numerical study of structured fluids bidimensional flows in a cylindrical pipe with singularity and in an annular geometry with eccentric cylinders. The objective of this thesis is to characterize the influence of the shear thinning properties on the recirculation zones by using efficient and non-intrusive techniques: particle image velocimetry and velocimetry by nuclear magnetic resonance imaging. Materials are xanthane solutions at different concentrations. In the first part, we determine the rheological and viscoelastic properties of the fluids used. The second part concerns the measured velocity field. It is shown that the shear thinning behavior have a strongly influence on the structure and the morphology of these flows and the pattern of the recirculation zones. Simultaneously, numerical simulations performed by Fluent and using the rheological behavior. A good concordance is observed between the experimental and numerical results. For the flows considered here, this comparison allows to validate the computational code and the behavior law used in the numerical simulations and modelling by a Cross model

L’étude présentée dans cette thèse relève de la mécanique des fluides expérimentale et numérique appliquée aux écoulements pariétaux de refroidissement de chambres de combustion aéronautiques. En présence de phénomènes thermo-acoustiques, comme les instabilités de combustion, il est important d’évaluer si les capacités de l’écoulement pariétal à protéger les parois de chambre restent suffisantes. C’est ainsi que nous nous sommes intéressés aux écoulements de paroi multiperforée soumis à une excitation acoustique. Dans ce but, le banc d’essais MAVERIC a été amélioré grâce à l’installation d’un système qui permet de forcer acoustiquement l’écoulement transverse dans lequel les jets pariétaux débouchent. Nous avons pu alors mettre en évidence la forte sensibilité de ce type d’écoulements à l’excitation acoustique. Le bon accord entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques aux grandes échelles (LES) effectuées est très encourageant dans le cas d’un forçage par onde stationnaire. Le forçage par onde progressive, étudié uniquement par simulations numériques, s’est révélé être capable de modifier significativement la topologie de l’écoulement. Enfin, à partir de l’outil numérique AVBP-AVTP qui permet le couplage de calculs fluide-solide, nous avons réalisé une étude de l’influence de la présence d’une excitation acoustique sur le comportement thermique de l’écoulement autour d’une paroi multiperforée de chambre de combustion. / This experimental and numerical study in the field of fluid mechanics deals with jets-in cross flow configurations that are relevant for the cooling of aero engine combustion chambers. Indeed, in presence of instabilities it is important to determine to which extent the film cooling is able to do its job of preserving the combustion chamber walls from the thermal load. The test facility MAVERIC has been upgraded in order to acoustically force the crossflow in which the jets are discharging. The strong sensitivity of the overall flow unsteady properties to the presence of the acoustic forcing has been clearly evidenced. The agreement between the experimental results and large-eddy simulations proved to be quite encouraging for a stationary acoustic wave whereas the case of a propagating acoustic wave investigated only numerically reveals also quite a significant change of the flow topology. In this context, the effect of the acoustic forcing on the wall thermal behavior has been analyzed thanks to the use of the fluid-solid coupled AVBP-AVTP solver.

The mechanisms behind cardiovascular disease (CVD) initiation and progression are not fully elucidated. It is hypothesized that blood flow patterns regulate endothelial cell (EC) function to affect the progression of CVDs. A system that subjects ECs to physiologically-relevant shear stress waveforms within microfluidic devices has not yet been demonstrated, despite the advantages associated with the use of these devices. In this work, a bioreactor was designed to fulfill this need. Waveforms from regions commonly affected by CVDs including were derived. Pump motion and fluid flow profiles were validated by actuator motion tracking, particle image velocimetry, and flowmeters. While several relevant waveforms were successfully replicated, physiological waveforms could not be produced at physiological frequencies owing to actuator velocity and accuracy limitations, as well as dampening effects in the system. Overall, this work lays the foundation for designing a system that provides insight into the role of shear stress in CVD pathogenesis.

The mechanisms behind cardiovascular disease (CVD) initiation and progression are not fully elucidated. It is hypothesized that blood flow patterns regulate endothelial cell (EC) function to affect the progression of CVDs. A system that subjects ECs to physiologically-relevant shear stress waveforms within microfluidic devices has not yet been demonstrated, despite the advantages associated with the use of these devices. In this work, a bioreactor was designed to fulfill this need. Waveforms from regions commonly affected by CVDs including were derived. Pump motion and fluid flow profiles were validated by actuator motion tracking, particle image velocimetry, and flowmeters. While several relevant waveforms were successfully replicated, physiological waveforms could not be produced at physiological frequencies owing to actuator velocity and accuracy limitations, as well as dampening effects in the system. Overall, this work lays the foundation for designing a system that provides insight into the role of shear stress in CVD pathogenesis.