Utafiti huu unachunguza kama mitetemo ya mara kwa mara inayozalishwa na vitengo vya pampu katika vituo vikubwa vya pampu wima inaingiliana na masafa asilia ya muundo wa kituo, na jinsi udongo wa kujazia unaozunguka unavyobadilisha tabia hii ya mienendo. Watafiti wameunda modeli ya elementi finiti ya vipimo vitatu yenye maelezo ya juu, inayowakilisha kwa pamoja jengo la juu la pampu, muundo mkubwa wa zege ulioko chini ya maji, njia za kupitisha maji, nguzo na sakafu pamoja na udongo wa kujazia unaozunguka.

Kituo cha pampu kilichochunguzwa katika utafiti kina pampu nane wima za mtiririko mchanganyiko. Kiwango cha mtiririko cha kubuni cha kila kitengo ni 13,8 m³/s, kimo cha kuinua ni 17,5 m na jumla ya nguvu iliyosakinishwa ya kituo ni 2,48 × 10⁴ kW. Kasi iliyokadiriwa ya kitengo cha pampu ni 295 dev/dk. Masafa ya msingi ya mzunguko yaliyohesabiwa kutoka kasi hii ni 4,917 Hz, masafa ya kupita kwa pala ya impela yenye pala tano ni 24,583 Hz, na masafa ya mwingiliano wa rotor–stator kati ya pala tano za impela na pala nane elekezi ni 196,667 Hz.

Katika modeli, masharti manne tofauti ya mipaka yalitumika ili kubaini umuhimu wa mwingiliano wa udongo–muundo. Katika modeli ambazo udongo wa kujazia haukushiriki katika mtetemo, masafa asilia 50 ya kwanza yalikuwa takriban katika kiwango cha 6,281–38,383 Hz, ilhali udongo ulipojumuishwa katika mtetemo kiwango kilishuka hadi takriban 2,779–9,272 Hz. Mabadiliko haya makubwa yanaonyesha kwamba athari ya wingi inayoongezwa kwenye mfumo na udongo unaozunguka wenye ugumu mdogo kwa kulinganisha haiwezi kupuuzwa katika hesabu ya masafa asilia.

Watafiti walichagua Scheme 4 kama chaguo linalowakilisha hali halisi zaidi kimwili; katika chaguo hili udongo wa kujazia umejumuishwa kwenye modeli, uhamishaji wa mzigo wa kawaida unaruhusiwa kwenye mpaka wa udongo–zege, huku kuteleza kwa mwelekeo wa tangential kukiachwa huru. Masafa ya msingi ya asili ya modeli hii ni 2,782 Hz pekee. Katika modi za mwanzo, mtetemo ulionekana kujikita hasa katika eneo la paa la juu lenye span kubwa na ugumu mdogo kwa kulinganisha, huku muundo mkubwa wa zege chini ya maji ukionyesha mwendo mdogo zaidi katika modi za daraja la chini.

Kwa masafa ya mzunguko ya 4,917 Hz, modi za 4 hadi 12 hazikidhi kikomo cha %20 cha kutenganisha masafa kinachotumiwa katika kiwango cha usanifu. Katika hali zilizo karibu zaidi, modi ya 8 yenye 4,855 Hz na modi ya 9 yenye 5,002 Hz ziko karibu sana na masafa ya mzunguko; chanzo kimehesabu uwiano wa kutenganisha kuwa %1,267 na %1,733 mtawalia. Kinyume chake, baada ya modi ya 12 tofauti ya masafa huongezeka kwa kasi.

Kwa masafa ya kupita kwa pala ya 24,583 Hz, modi zote 50 za kwanza zilikidhi kikomo cha %20. Kwa sababu uwiano wa kutenganisha masafa hupungua kadiri daraja la modi linavyoongezeka, watafiti walipanua hesabu hadi modi ya 400 na wakaonyesha kwamba hata katika modi ya 400 uwiano wa kutenganisha uliendelea kuwa zaidi ya %20. Kwa hiyo, katika modeli iliyochunguzwa, hakuna hatari kubwa ya resonance inayotokana na ukaribu wa masafa kwa mujibu wa kanuni iliyobainishwa katika modi 1–400 kwa masafa ya kupita kwa pala.

Masafa ya mwingiliano wa rotor–stator ya 196,667 Hz, kwa upande mwingine, yako mbali sana na modi 50 za kwanza. Hata katika modi ya 50, uwiano wa kutenganisha masafa uliripotiwa kuwa %95,285. Hata hivyo, kwa msisimko huu hakuna hesabu ya moja kwa moja iliyofanywa hadi modi ya 400; chanzo kimetafsiri, kwa kuzingatia mwelekeo wa masafa, kwamba uwezekano wa kufikia kikomo muhimu katika modi za juu ni mdogo sana.

Kikomo cha utafiti ni muhimu: matokeo yanategemea uchanganuzi wa modi wa elementi finiti na uchunguzi wa kutenganisha masafa. Amplitude halisi ya nguvu za msisimko, coefficients za ushiriki wa modi, damping, harmonic forced response na usambazaji wa mzigo katika nafasi ya muundo havikujumuishwa katika uamuzi wa mwisho wa resonance. Aidha, utafiti huu haujawasilisha uthibitishaji huru wa kimajaribio wa modi kwenye kituo halisi cha pampu.

Kwa mtazamo wa Türkiye: Kutathmini kwa pamoja tabia ya mienendo ya msingi wa pampu na muundo wa kituo katika vituo vikubwa vya umwagiliaji, udhibiti wa mafuriko na usafirishaji wa maji ni mbinu inayoweza kutumika kihandisi pia nchini Türkiye. Hata hivyo, masafa asilia ya 2,782 Hz, masafa ya mzunguko ya 4,917 Hz au maeneo ya resonance yaliyobainishwa katika utafiti wa chanzo hayawezi kuhamishwa moja kwa moja kwenda kituo kingine cha pampu. Katika matumizi nchini Türkiye, kasi ya pampu na idadi ya pala, jiometri ya muundo, sifa za zege, mfumo wa msingi, sifa za mienendo za udongo wa eneo, damping na mitetemo halisi ya uendeshaji zinapaswa kubainishwa upya; modeli inapendekezwa kuthibitishwa kwa vipimo vya modi vya eneo.

Tatizo kuu la utafiti ni nini?

Vituo vya pampu wima si miundo tulivu ya zege ambayo pampu na motor huwekwa tu juu yake. Pampu, motor, shaft, impela na mtiririko wa maji huzalisha nguvu za mienendo kwa kuendelea, na nguvu hizi hubebwa na msingi wa zege, jengo la juu, sakafu na udongo unaozunguka.

Ikiwa masafa ya msisimko yanakaribia vya kutosha mojawapo ya masafa asilia ya muundo, mtetemo unaweza kuongezeka. Hali hii ikiendelea kwa muda mrefu inaweza kuchangia uchovu katika msingi na muundo wa juu, kuvurugika kwa alignment ya pampu–motor au viwango vya juu zaidi vya mtetemo katika vipengele vya mitambo.

Hata hivyo, masafa asilia ya kituo halisi cha pampu hayaamuliwi na sifa za muundo wa zege pekee. Hasa, muundo mkubwa wa chini ya maji hugusana na udongo wa kujazia unaozunguka kwenye maeneo makubwa ya uso. Ikiwa udongo wa kujazia unashiriki au haushiriki katika mtetemo, na ikiwa interface ya zege–udongo inachukuliwa kuwa imefungamana kabisa au inaruhusu kuteleza, vinaweza kubadilisha kwa kiasi kikubwa matokeo ya modeli ya elementi finiti.

Sifa za kituo cha pampu kilichochunguzwa

Utafiti unahusu kituo kikubwa cha pampu wima katika mfumo wa uhamishaji maji wa Jiangsu. Kituo kina pampu nane za mtiririko mchanganyiko zinazoweza kutolewa lakini zisizoweza kurekebishwa.

Mtiririko wa pampu husafiri kutoka njia ya kuingilia hadi impela, kisha kupitia pala elekezi na kwenda kwenye njia ya kutoka. Mchoro wa sehemu katika utafiti unaonyesha njia hii ya majimaji ya pampu ndani ya msingi wa block wima.

Pampu yenyewe ilijumuishwaje katika modeli ya elementi finiti?

Kitengo cha pampu hakikumodeliwa kama elementi imara zilizoelezwa kwa kina pamoja na impela, shaft, motor na vipengele vya ziada. Badala yake, jumla ya wingi wa kitengo cha pampu iliwekwa katika eneo husika la usakinishaji kama elementi ya wingi uliokolezwa.

Chaguo hili limehalalishwa kwa sababu lengo kuu la modeli si modi za ndani za mtetemo wa pampu yenyewe, bali tabia ya kimataifa ya muundo wa mfumo wa msingi wa pampu na jengo la pampu.

Kwa hiyo, masafa asilia katika utafiti si masafa ya kina ya modi ya rotor au shaft, bali ni modi za kimataifa za muundo wa kituo zinazojumuisha mchango wa inertia wa wingi wa pampu.

Vigezo vya nyenzo

Modulus ya elasticity ya udongo wa kujazia ni ndogo sana kuliko ile ya zege. Athari kubwa ya udongo katika matokeo ya masafa asilia ya utafiti inaelezwa pia na tofauti hii ya ugumu.

Kwa nini uhuru wa mesh ulidhibitiwa?

Katika uchanganuzi wa modi wa elementi finiti, mesh yenye ukwaru mkubwa inaweza kuonyesha muundo kuwa mgumu zaidi kuliko hali halisi na kuongeza masafa asilia kwa njia ya bandia. Mesh yenye msongamano mkubwa sana, kwa upande mwingine, huongeza sana gharama ya hesabu.

Modeli ilitengenezewa mesh ya tetrahedral katika ANSYS Workbench 2022 R2 kwa kutumia elementi za SOLID186. Ukubwa wa elementi wa kimataifa ulibadilishwa kutoka 1,2 m hadi 0,3 m.

Katika utafiti, thamani ya Element Quality zaidi ya 0,8 ilichukuliwa kuwa ubora mzuri wa mesh.

Mesh za 0,4 m na 0,3 m zilipolinganishwa, tofauti ya jamaa katika masafa asilia ya chini kabisa yaliyohesabiwa ilikuwa 1,63‰ pekee, na tofauti katika masafa asilia ya juu kabisa ilikuwa 1,75‰. Hata hivyo, idadi ya elementi iliongezeka kutoka takriban 812 elfu hadi 1,89 milioni.

Kwa hiyo, katika uchanganuzi uliofuata, ukubwa wa elementi wa kimataifa wa 0,4 m na mesh yenye elementi 812.121 vilichaguliwa.

Kwa nini masharti manne ya mipaka yaliundwa?

Moja ya sehemu muhimu zaidi za kimetodolojia za utafiti ni kuunda schemes nne tofauti za hesabu ili kutathmini jinsi udongo wa kujazia unavyopaswa kujumuishwa katika modeli.

Katika Scheme 3, matumizi ya bonded contact kwenye mpaka wa zege–udongo huzuia mwendo wote wa jamaa. Katika Scheme 4, interface inaweza kuhamisha shinikizo katika mwelekeo wa kawaida huku mwendo wa tangential ukiachwa huru.

Watafiti walitathmini kwamba udongo halisi wa kujazia unaweza kuwa katika mgusano wa karibu na ukuta wa zege lakini bado kuruhusu kiwango fulani cha kuteleza kwa tangential wakati wa mtetemo; hivyo walikubali Scheme 4 kama chaguo linalowakilisha hali halisi zaidi kimwili kwa uchanganuzi uliofuata.

Kuongeza udongo kwenye modeli kulibadilisha masafa asilia kwa kiasi gani?

Katika Scheme 1 na Scheme 2, ambako udongo wa kujazia umeachwa nje, masafa ya msingi ni takriban 6,3 Hz. Udongo unapojumuishwa katika mtetemo, masafa asilia ya kwanza hushuka hadi takriban 2,8 Hz katika Scheme 3 na Scheme 4.

Watafiti wanahusisha mabadiliko haya na udongo wenye ugumu mdogo kuongeza wingi mkubwa kwenye mfumo huku ugumu unaoongezwa ukibaki mdogo kwa kulinganisha.

Matokeo haya yanaonyesha kwamba kumodeli kituo cha pampu kama muundo wa zege pekee kunaweza kukadiria masafa asilia kuwa ya juu kwa kiasi kikubwa.

Masafa asilia 10 ya kwanza ya Scheme 4

Maumbo ya modi yanaonyesha sehemu gani ya muundo?

Katika picha za rangi za deformation za modi kumi za kwanza, mwendo wa msingi mkubwa wa block chini ya maji unaonekana kuwa mdogo, huku jengo la juu la pampu likionyesha deformation iliyo wazi zaidi.

Hasa paa la juu ndilo eneo nyeti zaidi kwa sababu ya span yake kubwa na ugumu mdogo kwa kulinganisha. Kuanza kwa modi ya kwanza katika 2,782 Hz pekee pia kunaonyesha kwamba muundo wa juu uko wazi kwa mienendo ya kimataifa ya masafa ya chini.

Chanzo kinahusisha modal displacement za juu kwa kulinganisha katikati na kingo za paa na ukweli kwamba kuta za juu ni nyembamba na zimezuiwa tu na nguzo za corbel.

Masafa matatu makuu ya msisimko yanahesabiwaje?

Kasi iliyokadiriwa ya pampu:

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

imetolewa kama.

1. Masafa ya mzunguko

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

2. Masafa ya kupita kwa pala

Kwa kuwa impela ina pala tano:

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

3. Masafa ya mwingiliano wa rotor–stator

Kwa pala tano za impela na pala nane elekezi, kwa kuchukua kigawanyo kikubwa cha pamoja kuwa \(A=1\):

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

Ukaguzi wa resonance wa %20 unamaanisha nini?

Ukaguzi wa usanifu uliotumika katika utafiti unahitaji tofauti ya jamaa kati ya masafa asilia ya muundo na masafa ya msisimko unaolazimisha kuwa zaidi ya %20.

Huu ni uchunguzi wa hatua ya kwanza wa resonance. Ikiwa masafa yako mbali vya kutosha, uwezekano wa resonance huchukuliwa kuwa mdogo; yakikaribiana sana, modi husika huwekwa alama kama eneo lenye uwezekano wa resonance.

Hata hivyo, ukaribu wa masafa pekee hauamui amplitude halisi ya mtetemo. Utafiti pia unaeleza wazi kwamba athari kama ukubwa wa nguvu ya msisimko, umbo la modi, mahali mzigo unapowekwa na ushiriki wa modi hazimo katika kigezo hiki.

Ni modi zipi muhimu katika masafa ya mzunguko ya 4,917 Hz?

Masafa asilia mawili yaliyo karibu zaidi ni modi ya 8 na ya 9. Modi ya 8 ni 4,855 Hz, na modi ya 9 ni 5,002 Hz. Zote mbili ziko karibu sana na masafa ya mzunguko ya 4,917 Hz.

Kwa hiyo, katika uchunguzi wa kwanza unaotegemea kanuni, modi 4–12 hazikidhi kikomo salama cha %20 cha kutenganisha.

Hata hivyo, waandishi wanaeleza kwamba msisimko wa mzunguko wa mitambo unahusishwa hasa na kutokuwa na uwiano kwa rotor na unaweza kudhibitiwa kwenye chanzo kupitia taratibu za kawaida za commissioning kama balancing sahihi na alignment. Kwa hiyo wanatathmini kwamba uwezekano wa eneo hili la modi za chini kusababisha resonance kubwa inayohitaji mabadiliko ya muundo katika uendeshaji wa kawaida ni mdogo.

Kikomo cha tafsiri hii: Kwa kuwa utafiti haujatoa uchanganuzi wa harmonic response au amplitude halisi ya mtetemo iliyopimwa kwa modi 4–12, haiwezekani kuhitimisha kwamba “resonance haitatokea kabisa”. Uchunguzi wa kanuni unaonyesha ukaribu wa masafa; mwitikio wake halisi wa muundo unapaswa kubainishwa kwa uchanganuzi tofauti wa forced vibration au kipimo cha eneo.

Kwa nini uchanganuzi uliendelezwa hadi modi ya 400 kwa masafa ya kupita kwa pala?

Uwiano wote wa kutenganisha kati ya masafa ya kupita kwa pala ya 24,583 Hz na masafa asilia 50 ya kwanza ni zaidi ya %20. Hata hivyo, curve katika Kielelezo 10 inaonyesha kwamba uwiano wa kutenganisha hupungua mfululizo kadiri namba ya modi inavyoongezeka.

Mwelekeo huu, ikiwa modi 50 za kwanza pekee zitaangaliwa, unazua swali ikiwa kikomo kinaweza kuvukwa katika modi za juu. Kwa hiyo watafiti walipanua hesabu ya modi kutoka modi ya 51 hadi modi ya 400.

Katika Kielelezo 11, uwiano wa kutenganisha hushuka kwa utaratibu kutoka takriban %60 kuanzia modi ya 51. Hata hivyo, hata unapofika modi ya 400, curve hubaki juu ya mstari wa usalama wa %20.

Kwa hiyo, utafiti umefikia hitimisho kwamba katika modi 1–400 zilizohesabiwa hakuna hatari kubwa ya resonance ya ukaribu wa masafa kwa masafa ya kupita kwa pala ya 24,583 Hz.

Masafa ya rotor–stator ya 196,667 Hz

Masafa ya mwingiliano wa rotor–stator ni ya juu sana kuliko masafa asilia 50 ya kwanza ya muundo. Kwa hiyo, uwiano wa kutenganisha masafa uko zaidi ya %95.

Hata katika modi ya 50, uwiano wa kutenganisha ulioripotiwa kwenye chanzo ni:

%95,285

.

Waandishi wanatathmini kwamba mwelekeo hupungua polepole sana na kwamba kufikia kiwango cha %20 kungehitaji modi za daraja la juu sana, hivyo wanahitimisha kwamba uwezekano wa resonance ni mdogo sana.

Hata hivyo, tofauti na masafa ya kupita kwa pala, hakuna uchunguzi wa moja kwa moja wa modi hadi modi ya 400 uliowasilishwa kwa masafa ya mwingiliano wa rotor–stator. Hitimisho kuhusu modi za juu ni makadirio yanayotegemea mwelekeo katika chanzo.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muundo wa msingi wa modeli ya elementi finiti

Utafiti unatumia modeli imara ya vipimo vitatu yenye maelezo ya juu. Jengo la juu la pampu, sakafu katika miinuko tofauti, njia za chini ya maji, piers za kati na pembeni, pamoja na kiasi kilichobainishwa cha udongo unaozunguka ni sehemu za modeli.

Katika mfumo wa kuratibu, mwelekeo wa mtiririko umefafanuliwa kama X, mwelekeo wa span ya jengo la pampu kama Y, na mwelekeo wima kama Z.

Tofauti kubwa ya ugumu kati ya muundo wa zege na udongo ndiyo sababu kuu ya tofauti za masafa asilia katika scenarios nne za masharti ya mipaka.

Matokeo ya uhuru wa mesh

Kati ya ukubwa wa elementi wa kimataifa wa 0,4 m na 0,3 m, mabadiliko katika masafa asilia ya chini na ya juu yalibaki chini ya kiwango cha mbili kwa elfu. Hata hivyo, mesh ya 0,3 m huongezeka hadi takriban elementi milioni 1,89.

Kwa hiyo, watafiti walikubali mesh ya 0,4 m kuwa ya kutosha kwa upande wa usawa wa usahihi na gharama ya hesabu.

Athari ya ushiriki wa udongo

Masafa asilia ya 1 ya modeli zisizo na udongo ni takriban 6,3 Hz, ilhali katika modeli zenye udongo thamani hushuka hadi takriban 2,8 Hz.

Kwa modi ya 50, tofauti ni kubwa zaidi:

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

Kwa hiyo, kujumuishwa au kutokujumuishwa kwa udongo wa kujazia katika mfumo hubadilisha kwa kiasi kikubwa si modi chache tu za chini, bali usambazaji mzima wa masafa asilia 50 ya kwanza.

Athari ya modeli ya mgusano

Udongo unapojumuishwa katika mtetemo, tofauti kati ya Scheme 3 na Scheme 4 inatokana na jinsi interface ya udongo–zege inavyofafanuliwa kuwa imefungamana kabisa au kuruhusu kuteleza kwa tangential.

Katika modi 10 za kwanza, tofauti kati ya modeli mbili hufikia hadi %15 katika baadhi ya modi, kisha hushuka hadi takriban %5 katika modi 11–25 na hadi takriban %2 katika modi 25 za mwisho.

Hii inaonyesha kwamba hasa modi za kimataifa za daraja la chini ni nyeti zaidi kwa ufafanuzi wa interface.

Kwa nini paa la juu ni eneo muhimu?

Maumbo ya modi 10 za kwanza yanapochunguzwa, mienendo mikubwa zaidi ya modi inaonekana kujikita katika jengo la juu la pampu na hasa katika eneo la paa.

Chanzo kinahusisha hali hii na span kubwa na ugumu mdogo wa paa. Msingi wa block chini ya maji, kwa upande mwingine, unaungwa mkono na udongo unaozunguka na ni muundo mkubwa wa zege, kwa hiyo una mwendo mdogo zaidi katika masafa ya chini.

Matokeo haya yanaonyesha kwamba katika usanifu wa mienendo, tahadhari inapaswa kutolewa si kwa msingi wa kufunga pampu pekee, bali pia kwa ugumu wa sakafu na paa la jengo la juu la pampu.

Muhtasari wa ukaguzi wa resonance wa aina tatu

Nguvu za utafiti

• Jengo la juu na muundo wa zege chini ya maji kutatuliwa ndani ya modeli moja ya kimataifa.
• Udongo wa kujazia kujumuishwa wazi katika modeli ya mienendo.
• Modeli za bonded contact na mgusano unaoruhusu kuteleza kwenye interface ya udongo–muundo kulinganishwa tofauti.
• Uchunguzi wa kina wa uhuru wa mesh kufanywa kutoka takriban elementi elfu 60 hadi milioni 1,89.
• Modi 50 za kwanza kulinganishwa chini ya masharti manne tofauti ya mipaka.
• Masafa matatu tofauti ya msisimko wa mitambo/majimaji kutathminiwa ndani ya mfumo mmoja wa resonance.
• Uchanganuzi kupanuliwa hadi modi ya 400 kwa hatari inayowezekana ya modi za juu kwenye masafa ya kupita kwa pala.
• Vikwazo vya mbinu ya kutenganisha masafa kujadiliwa tofauti ndani ya utafiti.

Vikwazo vikuu

Hakuna uthibitishaji wa kimajaribio wa modi. Utafiti wa chanzo haulinganishi moja kwa moja masafa asilia ya elementi finiti ya kituo hiki cha pampu na jaribio halisi la modi la eneo.

Pampu si modeli ya kina ya muundo. Wingi uliokolezwa umetumika badala ya elasticity ya ndani ya pampu, motor, shaft na impela.

Ukaguzi wa resonance unategemea kutenganisha masafa. Amplitude na phase ya nguvu za msisimko, coefficients za ushiriki wa modi na usambazaji wa mzigo katika nafasi havimo katika hesabu kuu.

Hakuna uchanganuzi wa harmonic au forced response uliowasilishwa. Kwa hiyo, coefficients halisi za kuongezeka kwa displacement, acceleration au stress katika masafa yanayoweza kuwa ya resonance hazijahesabiwa moja kwa moja.

Athari ya damping haijatathminiwa katika uchunguzi mkuu wa resonance. Amplitude ya resonance ya muundo halisi inategemea sana damping.

Modeli ya udongo imefanywa kuwa ya kiideal. Muundo wa tabaka wa eneo halisi, tabia zisizo za mstari na utofauti wa eneo havijachunguzwa kwa kina kwa njia ya parametric.

Uchunguzi wa kanuni kwa msisimko wa 4,917 Hz unaonyesha ukaribu halisi. Uwiano wa kutenganisha wa modi 4–12 uko chini ya %20. Tathmini ya waandishi kwamba hatari hii inaweza kudhibitiwa kwa balancing na alignment ya mitambo haiwezi kuchukua nafasi ya kipimo halisi cha forced response.

Hesabu ya rotor–stator imeonyeshwa moja kwa moja kwa modi 50 za kwanza pekee. Hatari ndogo katika modi za juu inategemea ukubwa na mwelekeo wa tofauti ya masafa, si seti tofauti ya data ya modi 400 iliyohesabiwa katika chanzo.

Hitimisho ambalo utafiti unalitoa

Utafiti wa chanzo unaonyesha kwamba masafa asilia ya kituo kikubwa cha pampu wima kilichochunguzwa ni nyeti sana kwa udongo wa kujazia na masharti ya mgusano wa udongo–muundo. Kupuuza ushiriki wa udongo kunaweza kusababisha masafa asilia kuhesabiwa kuwa ya juu sana.

Chini ya modeli ya Scheme 4, imebainishwa kwamba paa la juu ndilo eneo la muundo lenye unyeti mkubwa zaidi kwa mtetemo na kwamba masafa asilia ya msingi ni 2,782 Hz.

Katika uchunguzi wa masafa unaotegemea kanuni, msisimko wa mzunguko wa 4,917 Hz unaonyesha ukaribu na modi 4–12, huku kwa masafa ya kupita kwa pala ya 24,583 Hz kikomo cha %20 hakijavukwa hadi modi ya 400. Mwingiliano wa rotor–stator wa 196,667 Hz uko mbali sana na modi 50 za kwanza.

Hitimisho ambalo utafiti hautoi

Utafiti hauthibitishi kwamba resonance haiwezi kutokea katika kituo cha pampu chini ya hali yoyote ya uendeshaji. Hasa, modi 4–12 hazikidhi kigezo cha %20 cha kutenganisha katika uchunguzi wa usanifu kwa masafa ya mzunguko.

Utafiti si uchanganuzi kamili wa forced response unaohesabu amplitude ya mtetemo, maisha ya uchovu au stresses za juu za mienendo za muundo chini ya nguvu halisi za uendeshaji.

Aidha, kwa kuwa modeli ya 3D haijathibitishwa kwa jaribio huru la modi kwenye kituo halisi, masafa asilia ya namba hayapaswi kuchukuliwa kuwa yanalingana moja kwa moja na kituo halisi.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la utafiti asili: Dynamic Characteristics and Resonance Risk Assessment of a Large-Scale Vertical Pumping Station Structure

Waandishi na mpangilio: Kexin Kuang; Sen Du; Xuanwen Jia; Bowen Zhang; Longyu Li; Weixuan Jiao.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza sawa: Hakuna tamko la mwandishi wa kwanza sawa au mchango sawa katika chanzo.

Waandishi wa mawasiliano: Sen Du na Weixuan Jiao.

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

Jarida: Machines.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Juzuu / toleo / makala: Machines 2026, Juzuu 14, Toleo 6, Makala 618.

DOI: 10.3390/machines14060618

Kupokelewa / kurekebishwa / kukubaliwa / kuchapishwa: 16 Aprili 2026 / 25 Mei 2026 / 26 Mei 2026 / 29 Mei 2026.

Aina ya chanzo na hali ya mapitio ya kitaalamu: Makala ya utafiti iliyopitia mapitio ya kitaalamu; ni utafiti wa uchanganuzi wa modi wa elementi finiti wa vipimo vitatu wenye maelezo ya juu, mwingiliano wa udongo–muundo na uchunguzi wa hatari ya resonance unaotegemea kanuni.

Kiungo rasmi cha chapisho:Ukurasa rasmi wa makala wa MDPI

Kiungo cha DOI:https://doi.org/10.3390/machines14060618

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

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

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kwamba michango asili ya utafiti imo ndani ya kazi na maswali ya ziada yanaweza kuelekezwa kwa waandishi wa mawasiliano.

Mgongano wa maslahi / uhusiano wa taasisi: Imefichuliwa kwamba Sen Du anafanya kazi katika South-North Water Diversion East Route Intelligent Water (Beijing) Co., Ltd. Waandishi wengine wametangaza kwamba hakuna uhusiano wa kibiashara au kifedha ambao unaweza kuathiri utafiti.

Michango ya waandishi: Kexin Kuang: rasimu ya kwanza, mapitio/uhariri, uchanganuzi rasmi, methodology na ufadhili; Sen Du: rasimu ya kwanza na uchanganuzi rasmi; Xuanwen Jia: software na uchanganuzi rasmi; Bowen Zhang: software, uchanganuzi rasmi na mapitio/uhariri; Longyu Li: validation na uchanganuzi rasmi; Weixuan Jiao: rasimu ya kwanza, mapitio/uhariri, uchanganuzi rasmi, methodology na ufadhili.

Upeo wa maudhui ya kisayansi: Vigezo vya pampu, sifa za nyenzo, mesh ya elementi finiti, masharti manne ya mipaka, masafa asilia, maumbo ya modi, masafa ya msisimko na matokeo ya ukaguzi wa resonance katika maelezo haya ya Verianla yanategemea utafiti uliopitiwa pekee. Chanzo cha nje kilitumika tu kuthibitisha utambulisho wa bibliografia wa chapisho; hakuna ugunduzi mpya wa kisayansi kutoka tafiti za nje ulioongezwa.

Kikomo kikuu cha kimetodolojia: Utafiti unategemea modeli ya namba ya elementi finiti na ndani ya upeo wa utafiti huu hakuna uthibitishaji huru wa kimajaribio wa modi uliowasilishwa kwenye kituo halisi cha pampu. Tathmini ya resonance kimsingi ni kigezo cha kutenganisha masafa katika kiwango cha usanifu; uchanganuzi wa kina wa forced response unaojumuisha ukubwa wa nguvu ya msisimko, ushiriki wa modi, damping na usambazaji wa mzigo katika nafasi umetajwa kama mada ya utafiti wa baadaye.

Kikomo cha tafsiri ya masafa ya mzunguko: Modi 4–12 hazikidhi kigezo cha %20 cha kutenganisha dhidi ya masafa ya mzunguko ya 4,917 Hz. Waandishi wanatathmini kwamba eneo hili la modi za chini linaweza kudhibitiwa kwa mbinu za udhibiti wa ubora wa mitambo kama balancing sahihi na alignment; utafiti haujapima moja kwa moja amplitude halisi ya resonance ya uendeshaji katika modi hizi.

Upeo wa ukaguzi wa modi za juu: Ukaguzi wa resonance kwa masafa ya kupita kwa pala ya 24,583 Hz ulipanuliwa moja kwa moja hadi modi ya 400 na katika modi zote zilizohesabiwa uwiano wa kutenganisha uliendelea kuwa zaidi ya %20. Kwa mwingiliano wa rotor–stator wa 196,667 Hz, ukaguzi unaoonyeshwa moja kwa moja katika chanzo ni wa modi 50 za kwanza; tathmini ya hatari ndogo kwa modi za juu inategemea mwelekeo wa masafa.

Dokezo kuhusu jina la kiwango ndani ya chanzo: Katika sehemu kuu ya mbinu na katika marejeo, usemi NB 35011-2016 unatumiwa, ilhali katika aya ya mwisho ya sehemu ya matokeo imeandikwa NB/T 35011-2016. Chanzo hakitoi maelezo ya tofauti hii ya uandishi; hapa umbo linalotumika katika sehemu kuu ya mbinu na marejeo limechukuliwa kama msingi.