Трансмиссионная линия, Лабиринт Рогожина, четвертьволновый резонатор

[voyager.]

И прочее и прочее. Кучу материалов перечитал по этому виду акустического оформления.
Помимо всего прочего, везде присутствует утверждение, что акустика такого типа гораздо менее требовательна к расстановке. Ее можно (а иногда якобы даже нужно) ставить прямо под стену и т.п. Что на порядок ниже влияние стоячих волн в помещении и т.п.
В целом я склонен верить этим утверждениям. В принципе, я даже приобрел такую акустику (немецкие IQ 4180 AT), и на мой неопытный слух, вроде как да, гудежа в целом почти нет как их ни поставь (даже на подоконник большого окна, что вроде бы вообще жесть). Но меня всегда напрягало когда я не понимаю сути эффекта. Почему? Ведь сама звуковая волна точно такая же. Чем она может одна от другой отличаться? Ну разве что формой при работе, скажем точечного источника и более "плоского", как например если излучателем была бы вся стена. Но это, понятно, не наш случай. Соответственно, стоячие волны как гудели так и должны гудеть в одном и том же помещении. А тут прям говорится про "на порядок".
Оно так и есть, и я что-то упускаю? Или все это ерунда. Просветите плиз, объяснением с научной точки зрения.

[Ka4aN]

Смешивание потока из порта с неподвижным внешним газом происходит на кромках порта.

Если Вы говорите про эжекцию, то это крайне нежелательный режим работы порта, любой формы. Сильная турбулентность то бишь.
Другое дело, что при равной площади порта, турбулентность в узкой щели наступает при немного бОльшей скорости. Но форма краев даст турбулентность имхо, гораздо раньше, чем Re превысит Re_кр в самом канале.

[_Сам_]

форма краев даст турбулентность имхо, гораздо раньше, чем Re превысит Re_кр в самом канале.

Задача потока из порта – толкнуть газ снаружи АС, передать ему свой импульс, который будет распространяться дальше в виде волны сжатия (разрежения). Поскольку в рассуждениях возникло число Рейнольдса и слово «турбулентность», то мы автоматически признаём существование вязкости реальной среды. Вязкость проявляется как при скорости 20 м/с так и при 0.1 м/с. Порты разной формы как бы «тыкают» внешний воздух струёй разной формы. Очевидно, что придётся прикладывать разную силу, если тыкать вязкий кисель острой круглой палочкой и плоской лопаткой равной площади. Я писал только об этом, а не о турбулизации пограничного слоя, начиная с некоторой скорости.

[Gudronov]

Я понимаю, воздух так лучше прилипает к воздуху. А что делать с нелинейностью вязкого трения и с потерями?

[_Сам_]

Я понимаю, воздух так лучше прилипает к воздуху.

можно и так сказать.

А что делать с нелинейностью вязкого трения и с потерями?

Мириться. Ну есть потери. Часть энергии превращается в тепло и фиг с ним. Кстати на передачу импульса это никак не влияет. Импульс передаётся на 100%.

[Gudronov]

В общем, если оставить сантехнические и кулинарные аналогии, отверстия разной формы имеют разное акустическое сопротивление, можно еще сказать так, что к устью присоединена разная акустическая нагрузка. Не из-за того, что воздух слипается. И это ведет к различию в эффективности. Но как только мы говорим о вязких явлениях или турбулентности, то это имеет совершенно однозначное отношение к эффективности - это ее снижает.

[_Сам_]

отверстия разной формы имеют разное акустическое сопротивление

хорошо было бы найти формулу или график импеданса прямоугольного порта. Я, увы, сходу такого не нашёл.

[eksaedr]

https://www.google.ru/search?newwind....0.uyEJL3MIP7o

[_Сам_]

По сслылкам акустический импеданс порта прямоугольной формы с соотношением сторон b/а not detected.

То что По рекомендациям М. М. Эфрусси добротность зависит от пропорций порта я видел.

[ViktKors]

В идеале для порта ФИ ситуация ничем не отличается от того, что происходит с диффузором на НЧ.
Отдаваемое им давление определяется только амплитудой смещения воздуха в нем (объемным смещением). В этом смысле форма порта значения не имеет.

Добротность порта (пока она определяется потерями на "вязкое" трение) практически всегда получается достаточно высокой, скажем выше 10-ти.
Если добротность порта падает, до поры до времени (скажем, пока Q > 8) это почти не отражается заметно на общем звуковом давлении/АЧХ АС. То, что "недоизлучил" порт, будет отдавать динамик за счет большего рабочего хода.
Т.е. в нормальной ситуации: пришел синус на динамик резко, его отработал диффузор вылетом на Xmax, но с каждым новым периодом синуса амплитуда хода диффузора снижается по мере раскачки колебаний в ФИ. Конечная амплитуда колебаний диффузора тем меньше, чем выше добротность порта. Но на практике не особо важно, будет ли амплитуда диффа 0.1 мм через 30 периодов синуса на резонансе, или уже через 10 периодов все закончится амплитудой диффузора 1 мм. Все равно и НЧ импульсы зачастую короче и их частота не попадает в резонанс точно (т.е. на музыке "остановки" диффузора все равно не бывает).

Вязкое трение - линейный эффект, оно не вносит искажений.
Именно вязкое трение стабилизирует течение газа в канале. Движение ламинарно до тех пор, пока из-за потерь на трение скорость максимальна только в малой области на оси канала, а уже на небольших отклонениях от нее начинает падать из-за влияния трения о стенки канала.
Потому в ламинарном режиме скорость потока у краев отверстия - нулевая, а возле центра - максимальна. В итоге профиль смещения воздуха возле порта можно приблизительно представить как поверхность мыльного пузыря, который выпячивается/втягивается (почти) синхронно с колебаниями диффузора.

Если энергия потока станет достаточно высокой, небольших сил вязкого трения не хватит для того, чтобы тормозить поток, тогда разовьется турбулентность.
Именно турбулентность - нелинейное явление (потери зависят от скорости, которая меняется на периоде синуса, получаем искажения). Кроме того турбулентность - случайное явление (генерируется шум).
Как и у любого случайного процесса, у турбулентности нет четкой границы возникновения, но есть факторы, которые ей способствуют и которые препятствуют.

Способствуют всевозможные неровности и неоднородности, на которых могут зарождаться вихри. Речь в первую очередь о краевых эффектах на границе порт/среда. Потому их скругляют. Но даже скругленный порт все еще остается заметной неоднородностью.
Второй момент - качество стенок тоннеля. Чем они глаже - тем меньше вероятность турбулентности. Как пример, многие слышали про полировку каналов впускного коллектора фанатами тюннига автомобильных двигателей.

Препятствует турбулентности повышение трения в среде. Применительно к каналу ФИ - сужение канала. Т.е. когда получается так, что от любой точки тоннеля до стенки (которая и тормозит поток) будет не очень далеко.
Естественно, сужение канала не должно сопровождаться увеличением скорости потока в нем, т.е. при прочих равных площадь должна сохранятся.

У меня получалось, что стандартные критерии работают вполне нормально. До чисел Рейнольдса ~2.000-3.000 турбулентности нет вообще, но реализовать этот случай на практике малореально (выполняется только на не очень больших громкостях).

Re ~ 4.000 - граница появления слышимых шумов
До Re ~ 8.000 - 10.000 фазоинвертором вполне можно пользоваться, если проследить за гладкостью канала и озаботится скруглением фланцев.
Re ~ 10.000 - 20.000 - ну это как оно обычно и бывает, всем занкомый ФИ-звук
Re > 20.000 - это уже даже не фазоинвертор.

[_Сам_]

В этом смысле форма порта значения не имеет

Мысленно щелевой порт можно заменить на цепочку из работающих синфазно круглых портов небольшого диаметра. Интуитивно понятно, что каждый из них создаёт в окрестности себя некоторое звуковое давление и будет взаимодейстовать с ближайшими соседями в цепочке увеличивая для них сопротивление среды. Ведь каждому маленькому порту придётся излучать не просто в среду с нулевым избыточным далением, а преодолевать дополнительное давление созданное соседями. Аналогично можно разбить на мелкие порты крупный круглый порт равного суммарного сечения. Но если в линейке у каждого элементарного порта будет всего 2 ближайших соседа, то в круглом порте соседей окажется минимум 6 штук. Потому наверняка должна быть зависимость акустического сопротивления от формы порта.

[Ka4aN]

Потому наверняка должна быть зависимость акустического сопротивления от формы порта.

Вот мне вроде не очевидно, но сильно кажется, что изменение этого импеданса к увеличению общей эффективности АО не приведет, потому что:

Добротность порта (пока она определяется потерями на "вязкое" трение) практически всегда получается достаточно высокой, скажем выше 10-ти.
Если добротность порта падает, до поры до времени (скажем, пока Q > 8) это почти не отражается заметно на общем звуковом давлении/АЧХ АС. То, что "недоизлучил" порт, будет отдавать динамик за счет большего рабочего хода.

Уменьшение акустического сопротивления будет приводить к уменьшению добротности, и соответственно, к уменьшению энергии колебаний среды в порте. Но общий баланс должен остаться.

А ограничивает конечную эффективность все-же возникновение турбулентности, по крайней мере вопрос импеданса излучения порта - это эффект второго порядка малости.

[_Сам_]

Увеличение сопротивления будет приводить к уменьшению добротности.

А и пусть на КПД всей АС это не скажется. Само по себе снижение добротности уже плюс, ведь уменьшаются посторонние послезвучия.

[voyager.]

Хм, ну вроде бы с расстановкой понятно. Как я и предполагал, расстановке в целом пофигу на акустическое оформление, кроме, наверное, фазиков развернутых назад.
Правда с формой порта я так ничего и не понял, зачем он часто щелевидный если вроде как утверждается что лучше когда большой сравнимый с площадью динамика. Ну, может, кто-то все же разжует для не специалистов...
"Миф" №2 - утверждается, что якобы у ЧВР на низах ровнее зависимость АЧХ от громкости, а следовательно, бас довольно неплох и на малой громкости (имхо, я на малой громкости просто добавляю басов регулятором если мне мало).