A fluid dynamics model of the growth of phototrophic biofilms.

Creators: Clarelli, Fabrizio; Di Russo, Cristiana; Natalini, Roberto; Ribot, Magali

Others:: Istituto per le Applicazioni del Calcolo "Mauro Picone" (IAC) ; Consiglio Nazionale delle Ricerche [Roma] (CNR); Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ) ; École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (JAD) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA); COmplex Flows For Energy and Environment (COFFEE) ; Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (JAD) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA); ANR-10-JCJC-0103,MONUMENTALG,MOdélisation mathématique et simulations NUMériques pour la dégradation biologique des MONUMENTs et pour la prolifération des ALGues.(2010)

Description

A system of nonlinear hyperbolic partial differential equations is derived using mixture theory to model the formation of biofilms. In contrast with most of the existing models, our equations have a finite speed of propagation, without using artificial free boundary conditions. Adapted numerical scheme will be described in detail and several simulations will be presented in one and more space dimensions in the particular case of cyanobacteria biofilms. Besides, the numerical scheme we present is able to deal in a natural and effective way with regions where one of the phases is vanishing.

A fluid dynamics model of the growth of phototrophic biofilms.

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