Влияние параметров горла на свойства резонатора Гельмгольца

[svnvlad]

Подскажите, пожалуйста, если есть два одинаковых 5-литровых резонатора, настроенных на одинаковую частоту (86 Гц), но у одного горло диаметром 1 см и длиной 1 см, а у другого диаметр горла 5 см и длина горла 27 см, то в чем будет разница их влияния на звук?
Есть ли такой параметр, как мощность резонатора? Может быть тот, что с бОльшим горлом, будет ослаблять частоту сильнее? Я не нашел нигде рассуждений про мощность ослабления звука, везде говорят только про резонансную частоту. Но очевидно же, что например 10-литровый будет мощнее, чем 1-литровый, настроенный на ту же частоту.

[shutoff]

Я число Рейнольдса ни разу не высчитывал. Исхожу из Vp~= Xd, Dp~1/2Dэкв (например для 8" Dэкв160мм порт 76мм, для ф210мм порт 105мм канализационная труба ) и никакого "ветра" из порта вообще не наблюдаю. Лист бумаги приложенный к порту вибрирует и не улетает. А как делают "ветродуи" догадаться не сложно- экономят.

[Папа Карло]

Лист бумаги приложенный к порту вибрирует и не улетает.

А должен улетать???

[ViktKors]

Не знаю как Вы считали, но цифр о которых говорите просто не существует. Или существуют при ходах диффузоров на порядок меньше заявленного

П.С. Считал в уме, карандашом, калькулятором, в экселе. Чсх, все примерно то на то и выходит.

А в чем проблема-то??

[Папа Карло]

П.С. Считал в уме, карандашом, калькулятором, в экселе. Чсх, все примерно то на то и выходит.

А в чем проблема-то??

Ну давайте тогда прикинем для размерностей данных нам Шутовым... Диаметр порта 76мм, диаметр диффузора 160мм, ход максимальный возьмем допустим 8мм. Частоту настройки - пусть будет 35 герц... Длина порта пусть будет 250 мм.
Не буду приводить формул как считать линейную скорость на синусе, но в порте она получается 7,79м/с. И число Рейнольдса тогда будет Re=134377...
Что более чем на порядок от приводимых цифр.

[shutoff]

Я считаю, что не должен. Если улетает, значит объём порта меньше объёмного смещения диффузора на столько, что воздушный поршень порта выходит слишком далеко. При этом его будет обязательно "ломать" о торцы порта т.к на выходе из порта в один полупериод воздух в полупространстве будет расширяться. А во второй полупериод заходя обратно в порт будет тереться о торец порта и снова "ломаться" и создавать завихрения. Для уменьшения "ломки" воздушного поршня у портов с недостаточным диаметром делают раструб (только часто забывают его делать с другой стороны порта). Да, шумы это уменьшает но "вылет" воздушного поршня нет.

[Папа Карло]

Я считаю, что не должен. Если улетает, значит объём порта меньше объёмного смещения диффузора

Шутов, видеоролик для чего я Вам выложил? Ничего не улетает никогда и объемное смещение тут ни при чем, все предметы болтаются на месте. СПльщики такие демонстрации с волосами девочек , майками и знаменами постоянно устраивают.

[shutoff]

Не факт, что длинна порта будет 250мм, это зависит от Vb. При Хмах8мм объёмное смещение 160.849см2, значит при ф76мм длинна порта должна быть 35.4мм (чтo соответствует рекомендации=> оптимальная длинна порта равна 1/2 его диаметра) а вот какой должен быть Vb эт надо считать...

[Папа Карло]

Не факт, что ддинна порта будет 250мм, это зависит от Vb.

Если порт будет длиньше, то Re будет еще больше... Во сколько раз увеличится/уменьшится длина порта - во столько же раз увеличится/уменьшится число Рейнольдса.
Я дал оценочный расчет чтобы к порядку чисел пристреляться... И когда встречаю в письменах Re=4000 то ржу как конь. Re=1200 если что у колорадского жука... У модели чемпионатного планера F1A с его скоростью 4м/с при средней хорде крыла 140мм Re=40000-45000... У самолета Рейнольдс сотни миллионов...

[shutoff]

Никогда не улетает говорите?... значит другие видео не видели, где из порта дует как из пушки. Ещё Войшвило писал, что порт не должен задувать свечу, пламя должно вибрировать.

[ViktKors]

когда встречаю в письменах Re=4000 то ржу как конь.

*Главное, самому при этом не выглядеть смешным*

Это форум автозвуковиков SPL-щиков или домашнего аудио??

В домашнем аудио типичным случем будет восьмерка (~200 см2) с линейным ходом 6.5 мм на сторону.
На ее максимуме получаем объемное смещение 130 см3

ФИ конечно кочегарит сильнее, ну пусть будет 200 см3.
Два таких порта в составе АС дадут 0.4 литра, что на 35 Гц даст SPL 96 дБ (плюс рум гейн) + еще сколько-то даст сам дин - для дома это очень громко.

порт - "щель" площади в 0.6 от диффузора - 120 см2. При ширине "морды" АС 30 см это 4 см высоты.
Для щели считается чуть иначе чем для трубы, но отличия там невелики.

Сдвиг воздуха в канале получается
Объемное смещение / площадь канала
200 см3 / 120 см2 = 1.67 см

Максимальная скорость в канале
2Пи * частота * амплитуда
6.28 * 35 * 0.0167 метра = 3.66 метра в секунду

Число Рейнольдса при комнатной температуре

Re = скорость * плотность * "диаметр" / динамическая вязкость
3.66 м/с * 1.20 кг/м3 * 0.04 см / 0,000 0186 Па с = 9445

Это предельная оценка, когда "орет на всю катушку", но при этом еще в относительно линейном режиме - Re при этом чуть менее "страшных" 10 000.
Если чуть приблизиться к реальности, когда ход воздуха в порту ~ такой-же как и у динамика (а не заметно больше), то будет уже Re = 6140 - как раз граница, когда ФИ начинает определяться на слух.

Ну а нормальное прослушивание происходит чуть тише. Снизить громкость на 3-4 дБ - и вот они бесшумные Re ~ 4000
А снизить на 8.5 дБ относительно максимума (повседневные, причем довольно громкие прослушивания, когда вклад ФИ в громкость составит SPL ~ 85 дБ (естественно, общий SPL будет куда выше) и вот они, заветные "ламинарные" Re = 2300.

Причем рассмотренный случай - это действительно громко, чаще всего не это никто не закладывается, и строят "обычные" трубные ФИ, даже не особо заморачиваясь фланцами - и выходит вполне удобоваримо. Просто не надо громкость выкручивать до упора.


П.С. Мне часто говорят, что посты для форума нужно писать проще. Стараюсь не использовать ничего сложнее арифметики,но как показывает опыт, даже она - это подчас слишком большая премудрость..
Может прежде чем "ржать аки конь", стоит попробовать сложить два и два?

[Папа Карло]

*Главное, самому при этом не выглядеть смешным*

Я не могу выглядеть при расчете числа Рейнольдса смешным! Это мой профессиональный хлеб...

Re = скорость * плотность * "диаметр" / динамическая вязкость
3.66 м/с * 1.20 кг/м3 * 0.04 см / 0,000 0186 Па с = 9445

Вот и ошибка вылезла. Диаметр то тут причем? В формулу должны входить размерности параллельные, а не перпендикулярные вектору скорости!

[ViktKors]

Я не могу выглядеть при расчете числа Рейнольдса смешным! Это мой профессиональный хлеб...
Вот и ошибка вылезла. Диаметр то тут причем? В формулу должны входить размерности параллельные, а не перпендикулярные вектору скорости!

Увы. Это не крыло самолета или лопасть винта (что скорее всего и есть Ваш хлеб). Обычно ФИ - это труба и характерная размерность другая, не длина, а диаметр.
См. трубы, каналы, реки.

П.С. Вы ведь каким-то боком и к авто-тюнингу относитесь.
В моей юности мы полировали впускные коллекторы (ну и считали по мере знания арифметки, формулы работали) - это практически тот-же случай. Все упирается в диаметр, гладкость и т.п.

Там Re доходило до 100 000, и потому не давать развиваться турбулентности - это была очень важная задача. Потому полировка каналов, сдвоенные/строенные прямоточные карбюраторы -вот это была песня души. Музыка, которая поджигала сердце при тапке в пол. Чистая радость - куда там диарейному пердежу от саба

[Папа Карло]

Увы. Это не крыло самолета или лопасть винта (что скорее всего и есть Ваш хлеб). Обычно ФИ - это труба и характерная размерность другая, не длина, а диаметр.
См. трубы, каналы, реки.

ViktKors, понимаете ли... Именно поэтому и спросил у Вас по какой формуле ведется расчет. Теперь выясняется, что расчет не соответствует приведенной Вами ссылки от слова совсем.
И каналы с реками тут не при чем. Число Рейнольдса является числом подобия для выяснения причин срывных явлений для объектов разных размерностей и при различных скоростных режимах. То есть делают модель для продувки меньше будущего объекта в три раза, то продувают ее не при скоростях в три раза меньше... Скорость будет в три раза больше, чтобы Re был одинаковым - иначе такие опыты не позволят построить что то летающее и тем более не падающее.
Но видимо остальным товарищам, не связанным с авиацией, в формулу можно подставлять что угодно и как угодно.

[shutoff]

Таки порт инвертора далёк от авиации. Инженеры любят усложнять простое.

[ViktKors]

ViktKors, понимаете ли... Именно поэтому и спросил у Вас по какой формуле ведется расчет. Теперь выясняется, что расчет не соответствует приведенной Вами ссылки от слова совсем.
И каналы с реками тут не при чем. Число Рейнольдса является числом подобия для выяснения причин срывных явлений для объектов разных размерностей и при различных скоростных режимах. То есть делают модель для продувки меньше будущего объекта в три раза, то продувают ее не при скоростях в три раза меньше... Скорость будет в три раза больше, чтобы Re был одинаковым - иначе такие опыты не позволят построить что то летающее и тем более не падающее.
Но видимо остальным товарищам, не связанным с авиацией, в формулу можно подставлять что угодно и как угодно.

Понимаете-ли, а я потому и ответил Вам ссылкой на Википедию, чтобы проапеллировать к знаниями, которые стали уже избитым общим местом.
И если считать, что русскую Википедию написали идиоты и проигнорировать ее мнение по этому поводу, то именно в Википедии, запросто можно кликнуть по тому, что на этот счет пишут другие товарищи, от китайцев до тех, которые нам "совсем не товарищи".
И чсх, неизвестно, все ли они далеки от авиации, но вот пишут они примерно одно и то-же.
Например такая вот версия:
"The Reynolds number can be defined for several different situations where a fluid is in relative motion to a surface.[n 1] These definitions generally include the fluid properties of density and viscosity, plus a velocity and a characteristic length or characteristic dimension (L in the above equation). This dimension is a matter of convention – for example radius and diameter are equally valid to describe spheres or circles, but one is chosen by convention. For aircraft or ships, the length or width can be used. For flow in a pipe, or for a sphere moving in a fluid, the internal diameter is generally used today. Other shapes such as rectangular pipes or non-spherical objects have an equivalent diameter defined."

И хотя язык тут чужой, вполне себе наши книги говорят примерно то-же самое: "Характерный размер" может быть разным - как длина (в авиации и судостроении), так и диаметр - для труб или каналов.

Не спорю, некоторая "эмпиричность" такого определения вызывает некоторые затруднения при обучении. Без понятия, как и что делают преподаватели, чтоб разъяснить студентам, что такая эмпиричность тем не менее работает. Не исключено, что некоторым будущим специалистам конкретного технического профиля о числе Рейнольдса и впрямь рассказывают в духе :"каналы с реками тут не при чем. Число Рейнольдса является числом подобия для выяснения причин срывных явлений для объектов разных размерностей и при различных скоростных режимах" и потому у классических специалистов (сразу вспоминается Козьма Прутков) и сформировалось мнение, что " В формулу должны входить размерности параллельные, а не перпендикулярные вектору скорости! "


Увы. Вы, вероятно уже не в том возрасте, когда имеет смысл заговаривать об учебниках. Потому вероятно стоит опустить утверждения, что задачи "обтекания" (когда характерный размер - длина) и "протекания по каналу" (когда характерный размер - диаметр) рассматриватся в разных главах учебника. Причем, не исключено, что вторая задача в Вашем учебнике не рассматривалась вовсе.

Кому надо посмотрит Википедию, пройдет по ссылкам. Возможно даже дойдет до толстых скучных книжек. Ничего неожиданного там не будет. Вариантов два 1) теория заговора (уже более 100 лет народ водят за нос)
2) Re в каналах все-таки считается через диаметр.

П.С. Забавно ИМХО, Вы в некотором смысле правы, когда утверждаете, что
"Но видимо остальным товарищам, не связанным с авиацией, в формулу можно подставлять что угодно и как угодно".
Понятно, что у нормального инженера такой подход вызовет оторопь, но в какой-то степени именно так и обстоит дело. Нужно понять, как работает вязкость и "усмирение турбулентного хаоса" в конкретной ситуации, и тогда станет понятным, что именно нужно подставлять в формулу. Например, в задаче по обтеканию тела жидкостью решить, что именно нужно подставлять - диаметр шара или его длину


dixi.

[VladimirV]

Число Рейнольдса является числом подобия для выяснения причин срывных явлений для объектов разных размерностей и при различных скоростных режимах. То есть делают модель для продувки меньше будущего объекта в три раза, то продувают ее не при скоростях в три раза меньше... Скорость будет в три раза больше, чтобы Re был одинаковым - иначе такие опыты не позволят построить что то летающее и тем более не падающее.

Так из написанного совершенно не следует, что надо брать длину трубы Фи, а не диаметр. Прочитайте еще раз самими же и написанное.
Более того, Виктор совершенно прав. Характер течения в длинной трубе, поведение пограничного слоя и его срыв, набухание, в трубе длинной в 1 км будет точно таким же, как и в трубе длинною 1000 км. Характеризующим размером будет именно диаметр.

Офф-топ: мне давно не нравится, как дают аэродинамику в авиационных ВУЗах. Не с той стороны. Поэтому их выпускники иногда плавают в самых простых вопросах. Имелся по этому вопросу неоднократный опыт.

[Ka4aN]

Мене на гидродинамике тоже учили Рейнольдса считать по диаметру трубы. Правда, не помню точно, но кажется, еще говорилось что в сложных случаях всё сложно, и брать надо меньший характерный размер, но учитывать сложности...

[Папа Карло]

Так из написанного совершенно не следует, что надо брать длину трубы Фи, а не диаметр.

И да, и нет. И дело вот в чем (о чем собственно и хотел сказать задав вопрос по какой формуле вести расчет): если две формулы одного и того же процесса дают разные результаты, то что то не продумано. Не может же быть такого, что в трубе у меня Рейнольдс 4000, а сую туда бумажный самолетик и у него Рейнольдс 45000... С этими вопросами парил профессорам мозг еще в институте, но безрезультатно. Говорили, что не переписывать же из за меня учебники
Кроме того с трубами процесс турбуленции почему выглядит по другому, чем с телами в свободном потоке. Он именно срывной - то есть беспорядочные вихри, заполняющие все сечение трубы ( либо ламинарное, либо беспорядочно турбулентное и никаких промежуточных стадий!!!).
А в той же авиации разложено по полочкам - вот срыв потока с отрывом пограничного слоя ( это как беспорядочные вихри в трубе), вот ламинарное течение, а вот просто переход в турбулентное течение.
И странность становится еще больше, когда знаешь, что турбулентное обтекание более устойчиво к срыву потока и отрыву пограничного слоя нежели ламинарное течение. Исключение с устойчивым и безотрывным пограничным слоем для ламинарных течений может быть лишь в случае с отсосом пограничного слоя... НО это и очевидно.

Давно известен пародоксальный факт, что мячик для гольфа с пупырчатой поверхностью летит дальше гладкого мяча. Ответ на этот вопрос не так прост как казалось. Вот небольшая статья исследований в ХАИ. Думаю, что и с трубами эта статья может дать какие нибудь свежие идеи... http://www.parkflyer.ru/ru/blogs/view_entry/10169/

[VladimirV]

А в той же авиации разложено по полочкам - вот срыв потока с отрывом пограничного слоя ( это как беспорядочные вихри в трубе), вот ламинарное течение, а вот просто переход в турбулентное течение.

Да не годятся авиационные аналогии сюда! Там, в силу однонаправленности и монотонности потока есть взаимодействие предыдущих по потоку поверхностей с последующими. Вихри от турбулентности спереди разбивают ламинарное течение сзади. Поэтому срывы потока лавинообразно развиваются. При формировании ламинаризованных профилей крыла этот эффект специально учитывался.
В трубе ФИ нету потока. Есть колебание столба воздуха. Поэтому тут нет направленности потока и процессы развиваются совершенно иначе, чем в авиации.

[Папа Карло]

Да не годятся авиационные аналогии сюда!

Почему же не годятся? Одного опыта у авиационных аэродинамиков на порядки больше, чем у гидравликов и акустиков. Тот же экспо порт с пупырышками как делает дядя Полк - это чисто авиационное решение. И спорить, что такой порт работает лучше простой трубы и даже гладкого экспо нет необходимости.

Поэтому срывы потока лавинообразно развиваются.

Лавинообразно они развиваются только в одном случае - когда отрывается пограничный слой. И происходит это либо на слишком малых скоростях, либо на слишком больших углах. Других случаев нет. Это вам скажет любой специалист-аэродинамик.

В трубе ФИ нету потока

Вы это только что сами придумали или где то об этом учеными мужами написано?

При формировании ламинаризованных профилей крыла этот эффект специально учитывался.

Ламинаризированных профилей не существует в природе - это гибрид кошки с собакой. Есть ламинарные и их сущность работать в небольшом гистерезисе углов атаки. Больше никаких специально учитываемых параметров для их проектирования нет. Другой вопрос, что существуют профили, имеющие аббревиатуру LDA... Эти профили создавались для смежных зон работы в попытке сохранить преимущества ламинарных профилей на обычных углах атаки и иметь лучшие по сравнению с ламинарными срывные характеристики при больших углах атаки. Их у нас ошибочно называют ламинаризированными...

Есть колебание столба воздуха. Поэтому тут нет направленности потока и процессы развиваются совершенно иначе, чем в авиации.

Ну тогда поделюсь своим мнением на этот счет. Все в трубе происходит точно также как и в авиации, а вот объяснение возникающих призвуков и их причин в корне не верны. К примеру, возьмем случай с протекающим краном в многоквартирном доме. Никогда не слышал чтобы открыл воду и услышал что то другое кроме шороха вытекающей воды. Но стоит закрыть такой кран с протечкой - и нате вам гудящую трубу... Если теперь мы попытаемся объяснить гудение трубы при помощи разъяснялок о фррчащих портах у нас ничего не получится.