Comparaison des profils thermiques calculés avec ceux de référence

Comparaison des profils thermiques calculés avec ceux de référence

thermiques. Pour ce faire, le matériau considéré est le sable et la charge thermique, le flux solaire variable ∅(𝑡) dont l’expression est définie par la relation (III.1). Ces conditions de calcul ont été choisies pour être conformes à celles qui caractérisent les courbes de référence. les résultats de nos calculs ne correspondent qu’à une exposition diurne allant de 06H à 18H des courbes de référence. Dans cette portion de profil, moyennant un décalage de niveau le long de l’axe des températures, on peut remarquer que l’allure de l’évolution des profils de référence est retrouvée par celle des profils établis par le calcul. Cette similarité valide l’outil mathématique de simulation utilisé, ce qui nous a amené à l’adopter pour la suite de l’étude. nous avons comparé l’allure des courbes simulées, exprimant la variation de la succion en fonction de la teneur en eau, avec celle des courbes de référence établies par Simon Salager.Les résultats obtenus, portés dans la figure III.5a, représentent les variations calculées en trois heures de temps. Les courbes de référence, présentées dans la figure III.5b, reproduisent les mêmes variations qui ont été prises dans des conditions similaires.

Etude paramétrique de la répartition de la succion et de son évolution

La succion est définie en fonction de la teneur en eau et de la température, par conséquent, il est nécessaire de passer par l’étude des répartitions de la température et de la teneur en eau pour accéder à la description de sa répartition ainsi que de son évolution dans le modèle. Pour mener l’étude, nous avons considéré les trois paramètres suivants : o la porosité du sol o le coefficient d’échange thermique par convection avec le milieu ambiant o les conditions climatiques (température, précipitation, vitesse du vent) Pour analyser l’impact de ce paramètre sur les propriétés dynamiques du processus d’infiltration, nous avons considéré trois types de sol : le sable, la terre et l’argile. Le but est de dégager, à partir du tracé des profils de succion, le rôle du degré de compacité du sol sur la répartition des charges internes engendrées par l’infiltration.

 Cette première série de calculs est réalisée pour simuler l’évolution de la teneur en eau au niveau du nœud central numéro 126, afin de rendre compte de l’écoulement en profondeur et, celle au niveau du nœud extrême 150, afin d’accéder au mode d’écoulement latéral. Les trois couples de figures ci-après représentent les profils hydriques dans le sable, la terre et l’argile pendant une durée d’étude de 12h. au nœud 126, l’eau s’écoule plus rapidement en infiltration horizontale qu’en infiltration verticale, pour les trois types de sol. Ce processus se poursuit jusqu’à ce que la teneur en eau à la surface atteigne une valeur proche de la saturation 𝜃. A partir de cet instant, l’infiltration horizontale s’arrête et, l’eau s’écoule en profondeur (infiltration verticale) sur toute la surface du sol. , évaluées selon nos conditions de calcul, citons en exemple le cas du sable. Au bout des deux premières heures d’infiltration, la teneur en eau à la surface du sol, au niveau du nœud 150 (distant de 80cm du nœud d’application de la charge) est de 0,18. Cette même valeur est atteinte au niveau du nœud 126, à une profondeur de 15cm environ. Un calcul simple permet alors de déduire les valeurs suivantes :

 L’explication que l’on peut attacher à cette observation est que : la pénétration de l’eau dans le sol, par infiltration en surface, provoque une perturbation de la répartition des pressions dans le milieu. Cette modification fait apparaître des gradients de pression qui favorisent l’écoulement de l’eau par diffusion. Bien que l’écoulement par effet gravitaire subsiste, la contribution diffusive est plus importante, c’est-à-dire l’infiltration horizontale [14]. Ceci explique le fait qu’au début, l’étalement horizontal de l’humidification prime sur l’écoulement en profondeur. Cependant, à mesure que les couches en profondeur s’humidifient, les gradients de pression diminuent jusqu’à disparaître, ce qui élimine la contribution diffusive du déplacement. Dans ce cas, l’effet gravitaire agit seul et finit par égaliser les profils hydriques en tout point de la surface du sol (Figure III.7). Pour cette raison, nous ne distinguerons plus, sur la surface du sol, les points de définition des profils hydriques (nœuds 126 et 150) mais, nous limiterons aux résultats obtenus au niveau du nœud central 126 pour la suite des analyses.