Combining Finite Element and thermal analog

to experiment influence coefficients

of 1D semi-confined aquifer model

 

Couplage d’un modèle éléments finis et

d’un analogue thermique pour la mise en évidence expérimentale des coefficients d’influence

d’un système de nappe semi-confinée

 

M. Saffi1, A. Cheddadi2*, K. Achoubir1, A. Khabbazi1

1Ecole Supérieure de Technologie, Sortie des arcs, BP : 227, Salé, Maroc

2 Ecole Mohammadia d’Ingénieurs, Agdal, BP : 765, Rabat, Maroc

* Corresponding author. E-mail: cheddadi@emi.ac.ma

Received: 15 July 2005; revised version accepted: 20 October 2006

 

Abstract 

     This paper reports the result of a bench test carried out on a 1D semi-confined aquifer thermal analog to generate the corresponding influence coefficients. The analog consists in a steel cored concrete cylinder heated at a given position at a time; then the temperature distribution is followed along the cylinder core making use of an HP 75000 unit. The system is launched from a uniform initial temperature distribution imposed by the ambient conditions. Steady state conditions are then neatly observed after 600 minutes. First, collected steady state responses of the analog, obtained while varying the position of the heated location, are processed to derive the matrix of the observed influence coefficients. Then the system parameters  and  are evaluated by solving the inverse problem. This latter is dealt with by combining the appropriate finite element groundwater model with the Levenberg-Marquardt algorithm.

 

Keywords : Thermal analog ; Influence coefficients ; Finite element ; Semi-confined aquifer ; Inverse problem.

 

Résumé

     Ce travail présente les résultats d’un essai conduit sur l’analogue thermique associé à un modèle de nappe semi-confinée et unidirectionnelle, en vue de reproduire expérimentalement les coefficients d’influence correspondants. Le dispositif testé est sous forme d’un cylindre en béton coulé autour d’une armature en acier. Celui-ci est chauffé en une position donnée, ensuite la distribution de température est mesurée le long du noyau d’acier en utilisant une unité de type HP 75000. Le système est lancé à partir d’une distribution de température uniforme initialement imposée par les conditions ambiantes.  Le régime permanent est clairement observé 600 minutes après. Tout d’abord, les réponses en régime permanent, obtenues lorsque le point de chauffage a engendré la longueur du cylindre,  sont collectées et traitées pour en extraire la matrice des coefficients d’influence observés. Ensuite, les paramètres du système  et  sont déterminés en procédant à la résolution du problème inverse. Ce dernier est implémenté en couplant le modèle éléments finis adéquat avec l’algorithme de Levenberg-Marquardt.

 

Mots clefs : Analogue thermique ; Coefficients d’influence ; Eléments finis ; Nappe semi-confinée ; Problème inverse.

© 2015