Akademik tədqiqatlar, aydın dil

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 sentyabr 2026, bazar
VERİANLAMüstəqil elmi yayımçılıq
Menyunu açın və ya bağlayın
...
Home / Tətbiqi Elmlər / Mühəndislik / Böyük miqyaslı şaquli nasos stansiyası strukturunun dinamik xüsusiyyətləri və rezonans riski qiymətləndirilməsi
Mühəndislik

Böyük miqyaslı şaquli nasos stansiyası strukturunun dinamik xüsusiyyətləri və rezonans riski qiymətləndirilməsi

Bu tədqiqat böyük miqyaslı şaquli nasos stansiyalarında nasos aqreqatlarının yaratdığı periodik titrəyişlərin stansiya strukturunun təbii tezlikləri ilə üst-üstə düşüb-düşmədiyini və ətrafdakı doldurma torpağının bu dinamik davranışı necə dəyişdirdiyini araşdırır.

11/08/2026  Veri Anla 8 baxış
Böyük miqyaslı şaquli nasos stansiyası strukturunun dinamik xüsusiyyətləri və rezonans riski qiymətləndirilməsi

Bu tədqiqat, böyük miqyaslı şaquli nasos stansiyalarında nasos ükeyfiyyəterinin oluşturduğu periodik titrəyişlərin stansiya struktursının təbii tezliklərıyla çaxınıp çaxınmadığını və çmərhələdeki doldurma torpşəbəkəınin bu dinamik davranışı necə değiştirdiğini araşdırır. Tədqiqatçılar üst nasos binası, su altında kalan masif beton alt struktur, su keçid kanalları, kolon və döşemeler ilə çmərhələdeki doldurma torpşəbəkəı birlikdə temsil edən yüksək ayrıntılı üçölçülü bir sonlu element modeli yaratmışdır.

Tədqiqatnın incelenen nasos stansiyasında sekiz adet şaquli karışık axınlı nasos mövcuddur. Her ünitenin dizayn sərfsi 13,8 m³/s, basma hündürlüyü 17,5 m və tesisin toplam kurulu gücü 2,48 × 104 kW'tır. Nasos ünitesinin nominal sürət 295 dev/dk'dır. Bu sürətdan hesablanan əsas fırlanma tezliyi 4,917 Hz, beş qanadlı çarxın qanad keçid tezliyi 24,583 Hz və beş çarx qanadı ilə sekiz bələdçi qanadı arasındaki rotor–stator qarşılıqlı təsir tezliyi 196,667 Hz'dir.

Modelde torpaq–struktur qarşılıqlı təsirinin örütubətini belirlemek üçün dört fərqli sərhəd şərti istifadə edilmişdir. Dolgu torpaqinin titrəyişe bərklmadığı modellərde ilk 50 təbii tezlik təxminən 6,281–38,383 Hz aralığındayken, torpaq titrəyişe dahil edildiğinde interval təxminən 2,779–9,272 Hz seviyesine düşmüşdür. Bu büyük değişim, çmərhələdeki görece aşşəbəkəı sərtlikli torpaqin sisteme eklediği kütlə etkisinin təbii tezlik hesabında ihmal ediləmeyeceğini göstərir.

Tədqiqatçılar fiziki açıdan en temsil edici seçenek kimi doldurma torpşəbəkəınin modele dahil edildiği və torpaq–beton ara səthünde normal yük aktarımına izin məlumatlirken tangensial sürüşmənın serbest bıraxınldığı Scheme 4'ü seçmiştir. Bu modelin əsas təbii tezlikı yalnız 2,782 Hz'dir. İlk modlarda titrəyişin xüsusilə geniş açıqlıklı və görece aşşəbəkəı sərtlikli üst dam bölgesinde yoğunlaştığı, masif su altı beton strukturnın isə aşşəbəkəı mertebeli modlarda çok daha məhdud hərəkət ettiği görülmüştür.

4,917 Hz'lik fırlanma tezliyi açistilikndan 4. ilə 12. modlar dizayn standardında kullanılan %20 tezlik ayırması sərhədını karşılamamaktadır. En yaxın durumlarda 8. mod 4,855 Hz və 9. mod 5,002 Hz ilə fırlanma tezliyina çok yaxındır; mənbəta ayırma nisbətları sırasıyla %1,267 və %1,733 kimi hesablanmışdır. Buna karşılık 12. moddan sonra tezlik fərqı sürətla büyümektedir.

24,583 Hz'lik qanad keçid tezliyi üçün ilk 50 modun tamamı %20 sərhədını sşəbəkəlamıştır. Tezlik ayırma nisbətinın mod mertebesi arttıkça azalması niyəiyle tədqiqatçılar hesabı 400. moda kadar genişletmiş və 400. modda dahi ayırma nisbətinın %20'nin üzerinde kaldığını göstərmişdir. Buna görə incelenen modelde qanad keçid tezliyi üçün 1–400. mod aralığında kod tabanlı əhəmiyyətli bir rezonans riski belirlenmemiştir.

196,667 Hz rotor–stator qarşılıqlı təsir tezliyi isə ilk 50 moddan çok uzaktadır. 50. modda dahi tezlik ayırması nisbəti %95,285 kimi bildirilmişdir. Ancaq bu uyarım üçün 400. moda kadar birbaşa hesap strukturlmamış; daha yüksək modlarda kritik sərhəda ulaşmanın çok aşşəbəkəı mümkünlıklı olduğu mənbəta tezlik eğiliminden hərəkətle yorumlanmıştır.

Tədqiqatnın sərhədı vacibdir: nəticələr sonlu element modal analizi və tezlik ayırması taramasına dayanmaktadır. Uyarım qüvvəlerinin real genliği, modal iştirak katsayıları, sönümləmə, harmonik məcburi cavab və yükün struktur üzerindeki uzaysal dşəbəkəılımı yekun rezonans kararına dahil edilmemiştir. Həmçinin bu tədqiqatda real nasos stansiyası üzerinde müstəqil eksperimental modal doğrulama təqdim edilməmişdir.

Türkiyə baxımından: Büyük sulama, taşkın idarəetməü və su transfer nasosj tesislerinde nasos əsasi ilə stansiya struktursının dinamik davranışının birlikdə dəyərlendirilmesi Türkiyə baxımından da mühəndislik kimi uygulanabilir bir yanaşmadır. Bununla belə mənbə tədqiqatdaki 2,782 Hz təbii tezlik, 4,917 Hz fırlanma tezliyi və ya belirlenen rezonans bölgeleri başka bir nasos stansiyasına aktarılamaz. Türkiyə'deki bir tətbiqda nasos sürətı və qanad sayistilik, struktur geometriyasi, beton xüsusiyyətləri, əsas sistemi, lokal torpaq dinamik xüsusiyyətləri, sönümləmə və real müəssisə titrəyişləri yenidən belirlenmeli; model tercihen sahə modal ölçmələriyle doğrulanmalıdır.

Tədqiqatın əsas problemi nədir?

Dikey nasos stansiyaları yalnız nasos və mühərrikun üzerine yerleştirildiği passiv beton strukturlar deyildir. Nasos, mühərrik, şaft, çarx və su axını işmlı dinamik qüvvəler üretirken bu qüvvəler beton əsas, üst bina, döşemeler və çmərhələdeki torpaq tarafından taşınır.

Bir həyəcan tezliyi strukturnın təbii tezliklərından birine yeterince yaklaşırsa titrəyiş büyüyebilir. Bu durum uzun süre devam ettiğinde əsas və üst strukturda yorulma, nasos–mühərrik hizasının bozulması və ya mexaniki biləşenlerde daha yüksək titrəyiş seviyeleri gibi sorunlara torpaq hazırlayabilir.

Bununla belə real bir nasos stansiyasınun təbii tezlikını yalnız beton strukturnın xüsusiyyətləri belirlemez. Özellikle su altında kalan masif alt struktur çmərhələdeki doldurma torpşəbəkəıyle geniş səthler boyunca təmas eder. Dolgu torpaqinin titrəyişe bərklıp bərklmadığı və beton–torpaq ara səthünün tamamen strukturşık mı yoksa qayabilir mi kabul edildiği sonlu element modelinin nəticələrinı əhəmiyyətli ölçüde değiştirebilir.

İncelenen nasos stansiyasınun xüsusiyyətləri

Tədqiqat Jiangsu su transfer sistemindeki böyük miqyaslı şaquli bir nasos stansiyasınu ele almaktadır. İstasyonda sekiz adet ayarlanamayan sökülebilir karışık axın nasossı mövcuddur.

ParametreMənbə dəyəri
Nasos ünitesi sayistilik8
Her ünitenin sərfsi13,8 m³/s
Basma yüksəkliği17,5 m
Toplam quraşdırılmış güc2,48 × 104 kW
Çark giriş çapı \(D_{in}\)1,33 m
Çark çıxış çapı \(D_{out}\)2,27 m
Su altı ana nasos binası uzunluğu15 m
Su altı ana nasos binası genişliği40 m
Anma fırlanma sürəti295 dev/dk
Çark qanadı sayistilik5
Kılavuz qanad sayistilik8

Nasos axını giriş kanalından çarxa, ardından kılavuz qanadlara və çıxış kanalına ilərlemektedir. Tədqiqatdaki kesit şeması nasosnın bu hidravlik yolunu şaquli blok əsas üçünde göstərir.

Nasosnın kendisi sonlu element modeline necə dahil edildi?

Nasos ünitesi; çarx, şaft, mühərrik və yardımcı biləşenleriyle ayrıntılı bərk elementlar şəklində modellenmemiştir. Bunun yerine nasos aqreqatınin toplam kütləsi ilgili montaj mövqeuna yoğunlaştırılmış kütlə elementı kimi tətbiq edilmişdir.

Bu tercih modelin fokus noktasının nasosnın kendi lokal titrəyiş modları değil, nasos əsas sistemi və nasos binasının global struktur davranışı olmasıyla gerekçelendirilmiştir.

Buna görə tədqiqatdaki təbii tezliklər, ayrıntılı rotor və ya şaft modal tezlikları değil, nasos kütləsinin ətalət töhfəsını içeren stansiya struktursının global modlarıdır.

Malzeme pulmetrleri

MalzemeStatik eşinlik moduluDinamik eşinlik moduluBirim hacim şəbəkəırlığıPoisson nisbəti
C30 beton30,0 GPa45,0 GPa25,0 kN/m³0,300
Dolgu torpaqi və əsas1,3 GPa1,95 GPa19,6 kN/m³0,250

Dolgu torpaqinin eşinlik modulu betonunkinden çok daha aşşəbəkəıtür. Tədqiqatnın təbii tezlik nəticələrindaki büyük torpaq etkisi de bu sərtlik fərqıyla izah edilir.

Ağ müstəqillığı niyə idarəetmə edildi?

Sonlu element modal analizinde kaba bir şəbəkə strukturyı realte olduğundan daha rijit gösterebilir və təbii tezliklərı yasəhm biçimde yükseltebilir. Çok ince şəbəkə isə hesablama xərcini büyük ölçüde artırır.

Model ANSYS Workbench 2022 R2 ortamında SOLID186 elementlarıyla tetrahedral kimi şəbəkəlanmıştır. Global element boyutları 1,2 m'den 0,3 m'ye kadar değiştirilmiştir.

Global şəbəkə ölçüsüEleman sayistilikElement Quality
1,2 m59.6920,588
0,9 m103.5120,686
0,7 m184.6150,762
0,5 m429.5440,809
0,4 m812.1210,818
0,3 m1.894.2220,833

Tədqiqatda Element Quality dəyərinin 0,8'in üzerinde olması iyi şəbəkə kalitesi kimi kabul edilmiştir.

0,4 m ilə 0,3 m şəbəkəları karşılaştırıldığında hesablanan minimum təbii tezliktaki nisbi fərq yalnız 1,63‰, moximum təbii tezliktaki fərq isə 1,75‰ olmuştur. Buna karşılık element sayı təxminən 812 binden 1,89 valyona yükselmektedir.

Buna görə sonraki analizlerde 0,4 m global element boyutu və 812.121 elementlık şəbəkə seçilmiştir.

Dört sərhəd şərti niyə oluşturuldu?

Tədqiqatnın en əhəmiyyətli metodoloji bölümlerinden biri, doldurma torpşəbəkəınin modele necə dahil edilmesi gerektiğini qiymətləndirmək üzere dört fərqli hesap şeması kurulmasıdır.

ŞemaZemin titrəyişe bərklıyor mu?Zemin–struktur / yan yüz koşulu
Scheme 1HayırAlt əsas sabit; nasos binasının çmərhələsi serbest
Scheme 2HayırAlt əsas sabit; alt strukturnın arka və yan yüzlerinde normal məhdudiyyət
Scheme 3EvətNasos binası ilə doldurma torpşəbəkəı bonded contact
Scheme 4EvətNormal yük aktarımı var; tangensial doğrultuda sürüşməya izin məlumatliyor

Scheme 3'te beton–torpaq sərhədında bonded contact kullanılması bütün nisbi hərəkəti maneələr. Scheme 4'te isə ara səth normal doğrultuda təzyiq ilətebilirken tangensial hərəkət serbest bıraxınlmaktadır.

Tədqiqatçılar real dolğu ilə beton divarın sıkı təmas halinde olmakla birlikdə titrəyiş sırasında müəyyən tangensial sürüşməya izin vərebiləceğini dəyərlendirerek Scheme 4'ü sonraki analizler üçün fiziki kimi en temsil edici seçenek kabul etmiştir.

Verianla Livə: Nasos stansiyau rezonans qiymətləndirmə zinciri

Aşşəbəkəıdaki proses tədqiqatın real hesap sırasını xülasəlemektedir.

AşamaİşlemMənbə pulmetrsi / sonucu
1. Yapısal modeli oluşturÜst bina, su altı beton struktursı, kanallar, kolonlar və doldurma torpşəbəkəı 3B kimi modellenir.ANSYS Workbench 2022 R2
2. Nasos kütləsini ekleNasos ünitesi ayrıntılı kimi şəbəkəlanmak yerine yoğunlaştırılmış kütlə ilə temsil edilir.Global struktur modal analizi
3. Ağ müstəqillığını idarəetmə etAltı fərqli şəbəkə sıxlığında ilk 50 mod karşılaştırılır.0,4 m; 812.121 element seçilir
4. Zemin–struktur koşullarını karşılaştırDört fərqli torpaq bərklımı və təmas ssenarisu analiz edilir.Scheme 1–4
5. Temsil edici modeli seçZemin titrəyişe bərklır; normal qüvvə aktarımı və tangensial sürüşmə birlikdə temsil edilir.Scheme 4
6. Modal analizi realleştirBlock Lanczos metoduyle təbii tezliklər və mod şəkilleri çıkarılır.İlk 50 mod; əsas tezlik 2,782 Hz
7. Uyarım tezliklarını hesaplaDönme, qanad keçidi və rotor–stator qarşılıqlı təsiri hesaplanır.4,917 / 24,583 / 196,667 Hz
8. %20 tezlik ayırması idarəetməüTəbii tezliklarla uyarım tezlikları karşılaştırılır.NB 35011-2016 kriteri
9. Yüksek mertebeli idarəetməKanat keçid tezlikındaki azalan marj niyəiyle modal tarama genişletilir.400. moda kadar
 

Verianla Livə: İş axını tədqiqatın metod və hesap adımlarına dayanır; mənbəta bulunmayan bir təcrübə və ya rezonans analizi mərhələsı eklenmemiştir.

Zemini modele eklemek təbii tezliklərı ne kadar değiştirdi?

Verianla Livə: Dört sərhəd şərtinda təbii tezlik aralığı

Cədvəldaki dəyərlər kaynşəbəkəın ilk 50 moda ilişkin nəticələrindan alınmıştır.

Hesap şeması1. mod (Hz)50. mod (Hz)Zemin bərklımı
Scheme 16,28136,351Yok
Scheme 26,29338,383Yok
Scheme 32,7799,192Var — bonded contact
Scheme 42,7829,272Var — normal təmas / tangensial sürüşmə
 

Mənbə məlumatlar: Kuang və ark., 2026, Machines, DOI 10.3390/machines14060618. Zemin titrəyişe dahil edildiğinde təbii tezlik aralığındaki belirgin eniş görünən hale gelir.

Dolgu torpaqinin dışarıda bıraxınldığı Scheme 1 və Scheme 2'de əsas tezlik təxminən 6,3 Hz'dir. Zemin titrəyişe dahil edildiğinde Scheme 3 və Scheme 4'te ilk təbii tezlik təxminən 2,8 Hz'ye inmektedir.

Tədqiqatçılar bu değişimi aşşəbəkəı sərtlikli toprşəbəkəın sisteme əhəmiyyətli miktarda kütlə eklemesine, bununla yanaşı eklediği rijitliğin daha məhdud kalmasına bşəbəkəlamaktadır.

Bu nəticə nasos stansiyasınun yalnız beton struktur kimi modellenmesinin təbii tezliklərı əhəmiyyətli ölçüde yüksək qiymətləndirmə esərfleceğini göstərir.

Scheme 4'ün ilk 10 təbii tezlikı

ModTəbii tezlik (Hz)
12,782
22,982
33,692
44,092
54,100
64,506
74,733
84,855
95,002
105,457

Mod şəkilleri strukturnın hansı bölümünü işaret ediyor?

İlk on modun rəngli deformasiya vizuallerinde su altındaki masif blok əsasin hərəkətinin məhdud kaldığı, bununla yanaşı üst nasos binasının daha belirgin deformasiya gösterdiği görülmektedir.

Özellikle üst dam geniş açıqlığı və görece aşşəbəkəı rijitliği niyəiyle en duyarlı bölgedir. İlk modun yalnız 2,782 Hz'de başlaması da üst strukturnın aşşəbəkəı tezliklı global hərəkətlere açıq olduğunu göstərir.

Mənbə, dam merkezinde və dam kənarlarında görece yüksək modal deplasmanların oluşmasını, üst divarların ince olması və yalnız corbel kolonlarla sərhədlandırılmasıyla ilişkiləndirmektedir.

Üç ana həyəcan tezliyi necə hesaplanıyor?

Nasosnın nominal sürət:

\[ n=295\;\text{dev/dk} \]

kimi məlumatlmişdir.

1. Dönme tezlikı

\[ f_1=\frac{n}{60} =\frac{295}{60} =4.917\;Hz \]

2. Kanat keçid tezlikı

Çarkta beş qanad bulunduğu üçün:

\[ f_2= \frac{nZ_1}{60} = \frac{295\times5}{60} = 24.583\;Hz \]

3. Rotor–stator qarşılıqlı təsir tezlikı

Beş çarx qanadı və sekiz bələdçi qanadı üçün, ən böyük ortak bölen \(A=1\) alınarak:

\[ f_3= \frac{nZ_1Z_2}{60A} = \frac{295\times5\times8}{60} = 196.667\;Hz \]

%20 rezonans idarəetməü ne anlama geliyor?

Tədqiqatda uygulanan dizayn idarəetməü, strukturnın təbii tezlikı ilə zorlayıcı həyəcan tezliyi arasındaki nisbi fərqın %20'dən böyük olmasını istemektedir.

Bu birinci kademe rezonans taramasıdır. Tezliklar birbirinden yeterince uzaktaysa rezonans mümkünlığı aşşəbəkəı kabul edilir; birbirine fazala yaklaşırsa ilgili mod potansiyel rezonans bölgesi kimi işaretlenir.

Ancaq tezlik çaxınması tek başına real titrəyiş genliğini belirlemez. Tədqiqat da uyarım qüvvəinin büyüklüğü, mod şekli, yükün uygulandığı yer və modal iştirak gibi etkirəlin bu kriterde bulunmadığını açıqça bildirir.

4,917 Hz fırlanma tezliyinda hansı modlar kritik?

Verianla Livə: Dönme tezlikına yaxın aşşəbəkəı mertebeli modlar

4–12. modlar üçün mənbəta məlumatlen ayırma nisbətları gösterilmektedir. Tasarım taramasındaki sərhəd %20'dir.

ModTəbii tezlik (Hz)Dönme tezlikı (Hz)Ayırma nisbəti (%)
44,0924,91716,772
54,1004,91716,610
64,5064,9178,351
74,7334,9173,738
84,8554,9171,267
95,0024,9171,733
105,4574,91710,986
115,7134,91716,187
125,7864,91717,675
 

Verianla Livə: Mənbə Cədvəl 3 məlumatlaridir. %20'nin altındaki dəyərlər dizayn standardı açistilikndan potansiyel tezlik yaxınlığı bölgesini göstərir; real zorlanmış titrəyiş genliği bu cədvəldan tek başına çıkarılamaz.

En yaxın iki təbii tezlik 8. və 9. modlardır. 8. mod 4,855 Hz, 9. mod isə 5,002 Hz'dir. Her ikisi de 4,917 Hz fırlanma tezliyina çok yaxındır.

Buna görə kod tabanlı ilk taramada 4–12. modlar təhlükəsiz %20 ayırma sərhədını karşılamamaktadır.

Bununla belə müəlliflər mexaniki dönme uyarımının esas kimi rotor tarazlıqsizliğiyle ilişkili olduğunu və hassas balanslama ilə hizalama gibi standart dövrəye alma əməliyyatleriyle kaynşəbəkəında idarəetmə ediləbildiğini bildirir. Buna görə bu aşşəbəkəı mertebeli bölgenin struktur değişiklik gerektiren əhəmiyyətli bir rezonans oluşturmasının normal müəssisəde aşşəbəkəı olacşəbəkəını qiymətləndirməktedir.

Bu yorumun sərhədı: Tədqiqat 4–12. modlar üçün harmonik cavab analizi və ya ölçülmüş real titrəyiş genliği sunmadığından, “rezonans dəqiqlikle oluşmaz” sonucu çıkarılamaz. Kod taraması tezlik yaxınlığı bulunduğunu göstərir; bunun real tikilisal cevabı ayrı bir zorlanmış titrəyiş və ya sahə ölçməüyle belirlenmelidir.

Kanat keçid tezlikında niyə 400 moda kadar gidildi?

24,583 Hz qanad keçid tezliyi ilə ilk 50 təbii tezlik arasındaki ayırma nisbətlarının tamamı %20'nin üzerindedir. Ancaq Şəkil 10'daki eğri, modal sıra arttıkça ayırma nisbətinın işmlı azaldığını göstərir.

Bu eğilim yalnız ilk 50 moda baxınldığında daha yüksək mertebelerde sərhədın aşılabiləceği sorusunu doğurmaktadır. Tədqiqatçılar bu niyəle modal hesabı 51. moddan 400. moda kadar genişletmiştir.

Şəkil 11'de ayırma nisbəti 51. moddan itibaren təxminən %60 səviyyəinden düzenli biçimde düşmektedir. Buna rşəbəkəmen 400. moda ulaşıldığında bilə eğri %20 təhlükəsizlik çizgisinin üzerinde kalmaktadır.

Buna görə tədqiqat, hesablanan 1–400. mod aralığında 24,583 Hz qanad keçid tezliyi üçün əhəmiyyətli tezlik-yaxınlığı rezonans riski bulunmadığı sonucuna çatmışdır.

196,667 Hz rotor–stator tezlikı

Rotor–stator qarşılıqlı təsir tezlikı ilk 50 struktur təbii tezliktan çok daha yüksəktir. Buna görə tezlik ayırması nisbətları %95'in üzerindedir.

50. moda gelindiğinde bilə mənbəta bildirilən ayırma nisbəti:

%95,285

dəyərindedir.

Müəlliflər eğilimin çok yavaş azaldığını və %20 seviyesine ulaşmak üçün çok yüksək modal mertebelerin gerekli olacşəbəkəını dəyərlendirerek rezonans mümkünlığının çok aşşəbəkəı olduğu sonucuna varmaktadır.

Ancaq qanad keçid tezliyindan fərqli kimi rotor–stator qarşılıqlı təsir tezliyi üçün 400. moda kadar birbaşa modal tarama təqdim edilməmişdir. Daha yüksək mertebeler hakkındaki nəticə mənbəta bir eğilim qiymətləndirməsidir.

Tədqiqatın metodu və nəticələri

Sonlu element modelinin əsas struktursı

Tədqiqat yüksək ayrıntılı üçölçülü bərk model kullanmaktadır. Üst nasos binası, fərqli yüksəkliklardaki döşemeler, su altı kanalları, ara və yan ayaqlar ilə belirlenmiş büyüklükteki çmərhələ toprşəbəkəı modelin parçalarıdır.

Koordinat sisteminde axın istiqaməti X, nasos binasının açıqlık istiqaməti Y və şaquli doğrultu Z kimi müəyyən edilmişdir.

Beton struktur ilə torpaq arasındaki büyük sərtlik fərqı, dört sərhəd şərti ssenarisundaki təbii tezlik fərqlilıklarının əsas niyəidir.

Ağ müstəqillığının sonucu

0,4 m ilə 0,3 m global element boyutları arasında hem minimum hem moximum təbii tezliktaki değişim binde iki seviyesinin altında kalmıştır. Buna karşılık 0,3 m şəbəkə təxminən 1,89 valyon elementa çıkmaktadır.

Tədqiqatçılar bu niyəle 0,4 m'lik şəbəkəı dəqiqlik–hesablama xərci tarazlıqsi açistilikndan yeterli kabul etmiştir.

Zemin bərklımının etkisi

Zeminsiz modellərin 1. təbii tezlikı təxminən 6,3 Hz iken torpaqli modellərde dəyər təxminən 2,8 Hz'ye inmektedir.

50. mod açistilikndan fərq daha da dikkat çekicidir:

  • Scheme 1: 36,351 Hz,
  • Scheme 2: 38,383 Hz,
  • Scheme 3: 9,192 Hz,
  • Scheme 4: 9,272 Hz.

Buna görə doldurma torpşəbəkəınin sisteme dahil edilip edilmemesi yalnız birkaç aşşəbəkəı modu değil, bütün ilk 50 təbii tezlik dşəbəkəılımını ciddi biçimde değiştirmektedir.

Temas modelinin etkisi

Zemin titrəyişe dahil edildiğinde Scheme 3 ilə Scheme 4 arasındaki fərq, torpaq–beton ara səthünün tamamen strukturşık və ya tangensial sürüşməya izin vəren biçimde diaqnozmlanmasından mənbəlanmaktadır.

İlk 10 moddaki iki model arasındaki fərq bazı modlarda %15'e kadar ulaşırken 11–25. modlarda təxminən %5'e və son 25 modda təxminən %2 səviyyəine geriləmektedir.

Bu durum xüsusilə aşşəbəkəı mertebeli global modların ara səth diaqnozmına daha hassas olduğunu göstərir.

Üst dam niyə kritik bölge?

İlk 10 mod şekli incelendiğinde ən böyük modal hərəkətlərin üst nasos binasında və xüsusilə dam bölgesinde yoğunlaştığı görülmektedir.

Mənbə bunu damnın büyük açıqlığı və aşşəbəkəı rijitliğiyle ilişkiləndirmektedir. Su altı blok əsas isə çmərhələdeki toprak tarafından desteklendiği və masif beton struktur olduğu üçün aşşəbəkəı tezliklarda daha məhdud hərəkət etmektedir.

Bu nəticə, yalnız nasos montaj əsasine değil üst nasos binasının döşeme və dam rijitliğine de dinamik dizayn bucşəbəkəından dikkat edilmesi gerektiğini göstərir.

Üç rezonans idarəetməünün xülasəi

Uyarım kaynşəbəkəıTezlikİncelenen modal intervalMənbə sonucu
Nasos fırlanma tezliyi4,917 Hzİlk 50 mod4–12. modlarda %20 sərhədı sşəbəkəlanmıyor
Kanat keçid tezlikı24,583 Hz1–400. modBütün hesablanan modlarda ayırma > %20
Rotor–stator qarşılıqlı təsiri196,667 Hzİlk 50 modBütün ayırma nisbətları > %95

Tədqiqatın güclü tərəfləri

  • Üst bina ilə su altı beton struktursının eyni global model üçünde çözülmesi.
  • Dolgu torpaqinin dinamik modele açıq biçimde dahil edilmesi.
  • Zemin–struktur ara səthünde bonded və qayabilir təmas modellərinin ayrı ayrı müqayisəsi.
  • Yaklaşık 60 bin ilə 1,89 valyon element arasında ayrıntılı şəbəkə müstəqillık yoxlamasi strukturlması.
  • İlk 50 modun dört ayrı sərhəd şərtinda müqayisəsi.
  • Üç fərqli mexaniki/hidravlik həyəcan tezliyinın eyni rezonans çərçivəsinde dəyərlendirilmesi.
  • Kanat keçid tezlikındaki mümkün yüksək mertebeli risk üçün analizin 400. moda kadar genişletilmesi.
  • Tezlik ayırma metodunin sərhədlarının tədqiqat üçünde ayrıca tartımılması.

Əsas məhdudiyyətlər

Sınaqsel modal doğrulama yoktur. Mənbə tədqiqat bu nasosj stansiyaunun sonlu element təbii tezliklərını real sahə modal testiyle birbaşa müqayisəmaktadır.

Nasos ayrıntılı struktur model deyildir. Nasos, mühərrik, şaft və çarxın lokal esnekliği yerine yoğunlaştırılmış kütlə istifadə edilmişdir.

Rezonans idarəetməü tezlik ayırması tabanlıdır. Uyarım qüvvəlerinin genliği, fazaı, modal iştirak katsayıları və uzaysal yük dşəbəkəılımı ana hesapta yer almır.

Harmonik və ya məcburi cavab analizi təqdim edilməmişdir. Buna görə potansiyel rezonans tezliklarında real deplasman, təcil və ya gərginlik böyütmə katsayıları birbaşa hesaplanmamıştır.

Sönüm etkisi ana rezonans taramasında dəyərlendirilmemiştir. Gerçek bir strukturnın rezonans genliği sönümləməe güclü biçimde bşəbəkəlıdır.

Zemin modeli idealize edilmiştir. Gerçek arazinin tabakalı struktursı, xətti olmayan davranışları və sahə dəyişənliği ayrıntılı pulmetrik kimi incelenmemiştir.

4,917 Hz uyarımı üçün kod taraması real bir yaxınlık göstərir. 4–12. modların ayırma nisbəti %20'nin altındadır. Müəlliflərın bu riskin mexaniki balans və hizalama ilə yönetiləbiləceği istiqamətindeki qiymətləndirməsi real məcburi cavab ölçməünün yerine geçmemektedir.

Rotor–stator hesabı yalnız ilk 50 mod üçün birbaşa göstərilmişdir. Daha yüksək modlardaki aşşəbəkəı risk mənbəta hesaplanmış 400 modluk ayrı bir məlumat dəstine değil, tezlik fərqının büyüklüğüne və eğilimine dayalı bir qiymətləndirmədir.

Tədqiqatnın söylediği nəticə

Mənbə tədqiqat, incelenen böyük miqyaslı şaquli nasos stansiyasınun təbii tezliklərının doldurma torpşəbəkəı və torpaq–struktur təmas koşullarına son derece duyarlı olduğunu göstərir. Zemin bərklımının ihmal edilmesi təbii tezliklərı ciddi biçimde yüksək hesaplayabilmektedir.

Scheme 4 modeli altında üst damnın en titrəyişe duyarlı struktur bölge olduğu və əsas təbii tezlikın 2,782 Hz olduğu müəyyən edilmişdir.

Kod tabanlı tezlik taramasında 4,917 Hz dönme uyarımı 4–12. modlara yaxınlık göstərirken 24,583 Hz qanad keçid tezliyi üçün 400. moda kadar %20 sərhədının altına düşülmemiştir. 196,667 Hz rotor–stator qarşılıqlı təsiri isə ilk 50 moddan çok uzaktadır.

Tədqiqatnın söylemediği nəticə

Tədqiqat nasos stansiyasında hiçbir tədqiqat koşulunda rezonans oluşamayacşəbəkəını sübut etmir. Özellikle 4–12. modlar fırlanma tezliyi açistilikndan dizayn taramasındaki %20 ayırma kriterini karşılamamaktadır.

Tədqiqat real müəssisə qüvvəleri altında strukturnın titrəyiş genliğini, yorulma ömrünü və ya moximum dinamik gərginliklerini hesaplayan tam bir məcburi cavab analizi deyildir.

Həmçinin 3B model real tesis üzerinde müstəqil modal testle doğrulanmadığından ədədi təbii tezliklərın real stansiyala bire bir eşleştiği kabul edilmemelidir.

Mənbə və metod qeydi

Tam orijinal tədqiqat adı: Dynamic Characteristics and Resonance Risk Assessment of a Large-Scale Vertical Pumping Station Structure

Müəlliflər və sıralama: Kexin Kuang; Sen Du; Xuanwen Jia; Bowen Zhang; Longyu Li; Weixuan Jiao.

Eş töhfə/eş birinci müəllif: Mənbədə eş birinci və ya eş töhfə beyanı yoxdur.

Məsul müəlliflər: Sen Du və Weixuan Jiao.

Qurumlar: College of Hydraulic Science and Engineering, Yangzhou Univərsity; South-North Water Divərsion East Route Intelligent Water (Beijing) Co., Ltd.; Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua Univərsity; College of Water Resources and Civil Engineering, China Agricultural Univərsity; State Key Laboratory of Water Disaster Prevəntion.

Jurnal: Machines.

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.

Cilt / sayı / məqalə: Machines 2026, Cilt 14, Sayı 6, Məqalə 618.

DOI: 10.3390/machines14060618

Alınma / revizyon / kabul / nəşr: 16 Nisan 2026 / 25 Mayıs 2026 / 26 Mayıs 2026 / 29 Mayıs 2026.

Mənbə növü və rəylik: Hakemli tədqiqat məqaləsi; yüksək ayrıntılı üçölçülü sonlu element modal analizi, torpaq–struktur qarşılıqlı təsiri və kod tabanlı rezonans riski taraması tədqiqatsıdır.

Rəsmi nəşr keçidi:MDPI rəsmi məqalə sayfası

DOI keçidi:https://doi.org/10.3390/machines14060618

Lisənziya: Creativə Commons Attribution (CC BY).

Maliyyələşmə: State Key Laboratory of Water Disaster Prevəntion Open Research Fund Program No. 2025492611; Jiangsu Province Young Scientific and Technological Talent Lifting Project JSTJ-2025-234; Yangzhou Univərsity Qing Lan Project 137050684; Priority Academic Program Devəlopment of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD); College Students' Innovativə Entrepreneurial Training Plan Program 202511117055.

Məlumat əlçatanlığı: Tədqiqatın özgün qatqılarının tədqiqat üçünde yer aldığı, ek soruların sorumlu müəllifləra yöneltiləbiləceği qeyd edilmişdir.

Maraqlar toqquşması / korporativ ilişki: Sen Du'nun South-North Water Divərsion East Route Intelligent Water (Beijing) Co., Ltd. bünyesinde çalıştığı açıqlanmıştır. Diğer müəlliflər tədqiqatyı etkiləyebiləcek ticari və ya maliyyə ilişki bulunmadığını beyan etmiştir.

Müəllif töhfələri: Kexin Kuang: ilk taslak, gözden geçirme/düzenleme, biçimsel analiz, metod və maliyyələşmə; Sen Du: ilk taslak və biçimsel analiz; Xuanwen Jia: yazılım və biçimsel analiz; Bowen Zhang: yazılım, biçimsel analiz və gözden geçirme/düzenleme; Longyu Li: doğrulama və biçimsel analiz; Weixuan Jiao: ilk taslak, gözden geçirme/düzenleme, biçimsel analiz, metod və maliyyələşmə.

Elmi məzmun əhatəsi: Bu Verianla açıqlamasındaki nasos pulmetrleri, material xüsusiyyətləri, sonlu element şəbəkəı, dört sərhəd şərti, təbii tezliklər, mod şəkilleri, uyarım tezlikları və rezonans idarəetmə nəticələri yalnız incelenen tədqiqatya dayanmaktadır. Dış mənbə yalnız bibliyoqrafik nəşr kimliyini doğrulamak üçün istifadə edilmişdir; dış tədqiqatlardan yeni bilimsel tapıntı eklenmemiştir.

Əsas metodoloji məhdudiyyət: Tədqiqat ədədi sonlu element modeline dayanmaktadır və bu tədqiqat kapsamında real nasos stansiyası üzerinde müstəqil eksperimental modal doğrulama sunulmamaktadır. Rezonans qiymətləndirməsi esas kimi dizayn standardındaki tezlik ayırması kriteridir; uyarım qüvvəi büyüklüğü, modal iştirak, sönümləmə və yükün uzaysal dşəbəkəılımını kapsayan ayrıntılı məcburi cavab analizi gelecek tədqiqat konusu kimi qeyd edilmişdir.

Dönme tezlikı yorum sərhədı: 4–12. modlar 4,917 Hz fırlanma tezliyina karşı %20 ayırma kriterini karşılamamaktadır. Müəlliflər bu aşşəbəkəı mertebeli bölgenin hassas balans və hizalama gibi mexaniki kalite idarəetmə üsullariyle yönetiləbiləceğini qiymətləndirməktedir; tədqiqat bu modlarda real müəssisə rezonans genliğini birbaşa ölçmemiştir.

Yüksek mertebeli idarəetmə kapsamı: 24,583 Hz qanad keçid tezliyi üçün rezonans idarəetməü 400. moda kadar birbaşa genişletilmiş və bütün hesablanan modlarda ayırma nisbəti %20'nin üzerinde kalmıştır. 196,667 Hz rotor–stator qarşılıqlı təsiri üçün mənbəta birbaşa gösterilən idarəetmə ilk 50 moddur; daha yüksək modlara ilişkin aşşəbəkəı risk qiymətləndirməsi tezlik eğilimine dayanmaktadır.

Mənbə daxilində standart adı notu: Ana metod bölümünde və mənbəçada NB 35011-2016 ifadesi istifadə olunurken nəticə bölümünün son pulqrafında NB/T 35011-2016 yazılmıştır. Mənbə bu gösterim fərqına ilişkin açıqlama vərmemektedir; burada ana metod və mənbəçada kullanılan biçim esas alınmıştır.


Paylaşın:

Şərhlər yoxlandıqdan sonra yayımlanır.Şərhiniz təsdiq prosesinə daxil ediləcək və uyğun hesab olunduqda görünəcək.

Şərh yazın

E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy