Contributors: Institut de Recherche Mathématique Avancée (IRMA); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Cemosis; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Stochastic Approaches for Complex Flows and Environment (CALISTO); Centre de Mise en Forme des Matériaux (CEMEF); Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Inria d'Université Côte d'Azur; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria); Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube); École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg); Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE); Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); ANR-10-IDEX-0002,UNISTRA,Par-delà les frontières, l'Université de Strasbourg(2010); ANR-20-SFRI-0012,STRAT'US,Façonner les talents en formation et en recherche à l'Université de Strasbourg(2020); ANR-21-CE45-0013,NEMO,Contrôle de micro-nageurs magnétiques dans des milieux complexes et confinés(2021); ANR-22-EXNU-0002,Exa-MA,Methods and Algorithms for Exascale(2022)
نبذة مختصرة : Artificial micro-swimmers actuated by external magnetic fields hold significant promise for targeted biomedical applications, including drug delivery and micro-robot-assisted therapy. However, their dynamics remain challenging to control due to the complex nonlinear coupling between magnetic actuation, elastic deformations, and fluid interactions in confined biological environments. Numerical modeling is therefore essential to better understand, predict, and optimize their behavior for practical applications. In this work, we present a comprehensive finite element framework based on the Arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation to simulate deformable elastic micro-swimmers in confined fluid domains. The method employs a fullorder model that resolves the complete fluid dynamics while simultaneously tracking swimmer deformation and global displacement on conforming meshes. Numerical experiments are performed with the open-source finite element library Feel++, demonstrating excellent agreement with experimental data from the literature. The validation benchmarks in both two and three dimensions confirm the accuracy, robustness, and computational efficiency of the proposed framework, representing a foundational step toward developing digital twins of magneto-swimmers for biomedical applications.
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