Anisotropic translational diffusion in passive and active colloidal suspensions : Rheology and complex flows - Ecole Nationale d'Ingénieurs de Brest
Thèse Année : 2023

Anisotropic translational diffusion in passive and active colloidal suspensions : Rheology and complex flows

Diffusion translationnelle anisotrope dans les suspensions colloïdales passives et actives : rhéologie et écoulements complexes

Hamza Issa
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1489614
  • IdRef : 28253279X

Résumé

The research of suspended Brownian rods and active particles in flow systems is presented in this thesis. It begins exploring the complex interactions between suspended Brownian rods and flow systems. To further understand the relationship between rod concentration and orientation, a kinetic macro-model based on the Fokker-Planck equation is developed. This model helps in understanding the system’s complex dynamics. The research is then expanded to include active particles. The first step in the research is to clarify the relationship between rod concentration and orientation in a context of flows. The influence of the rods on flow parameters, which results in different migration patterns and concentration gradients in addition to the rheological properties, can be seen by numerical simulations across a variety of flow configurations. In addition, it is proven that translational diffusion plays a crucial role in affecting migration patterns and flow direction alignment. On top of this foundation, the research shifts to active Brownian particles, which have been modeled upon natural motile systems. In order to capture the distinctive dynamics of these active particles, the model is expanded and modified. The acquired insights provided a greater comprehension of the interaction, orientation, and fluid flow and shed light on the specific behaviors emerging from self-propulsion.
La recherche sur les tiges browniennes en suspension et les particules actives dans les systèmes d’écoulement sont présentées dans cette thèse. Elle commence par explorer les interactions complexes entre les bâtonnets browniens en suspension et les systèmes d’écoulement. Pour mieux comprendre la relation entre la concentration et l’orientation des bâtonnets, une macro-modèle cinétique basée sur l’équation de Fokker-Planck est développée. Ce modèle permet de comprendre la dynamique complexe du système. La recherche est ensuite étendue aux particules actives. Premièrement, la recherche consiste à clarifier la relation entre la concentration et l’orientation des tiges dans un contexte d’écoulement. L’influence des bâtonnets sur les paramètres de l’écoulement, qui se traduit par des schémas de migration et des gradients de concentration différents, en plus des propriétés rhéologiques, peut être observée par des simulations numériques dans une variété de configurations d’écoulement. En outre, il est prouvé que la diffusion translationnelle joue un rôle crucial dans l’influence de migration et de l’alignement de la direction de l’écoulement. Sur cette base, la recherche s’oriente vers les particules browniennes actives, qui ont été modélisées sur la base de systèmes mobiles naturels. Le modèle est élargi et modifie afin de saisir la dynamique particulière de ces particules actives. Les connaissances acquises ont permis de mieux comprendre l’interaction, l’orientation et l’écoulement des fluides et de mettre en lumière les comportements spécifiques émergeant de l’autopropulsion.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04885923 , version 1 (14-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04885923 , version 1

Citer

Hamza Issa. Anisotropic translational diffusion in passive and active colloidal suspensions : Rheology and complex flows. Fluids mechanics [physics.class-ph]. Université de Bretagne Sud, 2023. English. ⟨NNT : 2023LORIS683⟩. ⟨tel-04885923⟩
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