可微编程用于土壤渗透率逆估计与电缆管道设计

地下电缆管道排散热量到周围土壤。散热量决定了电缆的额定电流，进而影响电缆的尺寸。热量通过周围土壤的传导和对流进行耗散。传热模式取决于土壤的热和水力特性，如扩散率和渗透率。可以设计电缆周围的土壤以最大化散热，从而提高电缆的额定电流。可微编程是一种新颖的技术，它将自动微分与基于梯度的优化相结合以最小化损失函数。因此，可微编程可用于根据输出结果评估输入参数。给定土壤中期望的热分布和温度源，我们使用可微编程来解决估计土壤渗透率的逆问题。在本研究中，我们采用可微编程来优化埋地管道和回填土的设计以改善散热。设计涉及优化填充材料相对于周围天然土壤的渗透率和尺寸。为了实现自动微分，我们在Julia编程语言和ForwardDiff包中开发了一个逆有限差分代码。我们展示了可微编程技术从周围土壤温度分布的范数中获得回填材料最佳渗透率的设计能力。