Расчёт песочных часов

[Memfis]

Обсуждение расчета песочных часов переехала в новую тему:

Расчёт песочных часов - II


Приветствую.
Кто умеет расчитывать ФИ в форме песочных часов?
Вообщем что надо: Есть динамик пятнашка, короб делаю на 150литров чистыми, фи настраиваю на 22Гц. Надо сделать один или два порта в форме песочных часов, что бы максимальная длина каждого из них составляла 50см. Какое максимальное сечение можно получить при такой длине и частоте?

Обновлено!!!
Вот программа по расчёту ФИ от Евгения (Yauhen)
Версия 0.4beta (27.12.2007):
– устранён баг, связанный с отрицательными значениями длины узкой части в "песочных часах" и "воронке";
– добавлен порт со скруглёнными краями, цилиндрический и плоский (щелевой).

[Snalan]

Так что, присоединяйтесь. Приглашаю всех. Экспериментируйте. Выкладывайте свои результаты, будем мозговать дальше. А программу откорректировать – не проблема.

Конечно присоединюсь, просто ящик достаточно массивный получается, с внутренними переборками, за 50 кг по прикидкам, уже несколько раз порывался начать пилить, но все таки по максимуму хочется все рассчитать, что бы потом не ворочать тяжести, и желательно с максимально точным результатом

[GREY]

Вторым способом частоту настройки можно только повысить. Это достигается уменьшением объёма порта, например, на этапе настройки налепливаем в порт кусочки пластилина, но разумеется, подальше от краёв порта. При этом частота настройки будет расти пропорционально корню квадратному изменения объёма.

Этим мы не только уменьшаем массу соколеблющегося воздуха, но и уменьшаем сечение, тем самым снижая частоту настройки. Не путь!

[Yauhen]

В принципе, конечно, нельзя переборщить так, чтобы площадь сечения где-то стала меньше площади горловины. Это да. Но ведь речь идёт о небольшой подстройке.
Кстати, подумал вот о чём. Расчёт справедлив для ящика с гладкими стенками, без наполнителей и поглотителей. Их влияние учесть довольно трудно. Но влияют они не слабо.
Чем точнее укажем реальный объём ящика, тем меньше потребуется подстраивать порт.

[GREY]

Женя, наполнитель учитывать придется, примерно можно прикинуть в том же ЛспКАДе, т.е. прикинул длину цилиндрической трубы, потом эту длину укоротить в твоей софтине.
По регулировке. Уменьшение сечения будет хорошо работать, а вот уменьшение массы пластилином не то что бы плохо - никак! Проще потихоньку отрезать или, лучше, уменьшать длинну средней части. На мой взгляд.
И еще наблюдение. Настройка до едениц Герц нафиг не упала, достаточно попасть ±3-5 Гц и все будет в порядке. Просто такие у меня наблюдения. Может я и не прав конечно.

Да, еще. От чего конкретно зависит длина порта я так и не понял! Т.е. в одном случае из нескольких у меня получилось коротковато, а в остальных длинно и пришлось отрезать. Максимально ошибка составила около 30%! Как методу регулировки можно использовать следующее: трубу держать снаружи и подрезать (ну или телескоп) до попадания в регулировку, и уже по готовой трубе расчет песочных. Тут я исхожу из того, что делать всякие извраты хитрых форм стоит только если труба совсем не лезет в ящик. А расположив ФИ снаружи для регулировки мы это строгое ограничение легко обходим.
На мой взгляд, для звука, конус, с небольшим углом - наилучшее решение, но опять же нетехнологичное.

Я думаю, Женя, что тебе стоит попробовать попросить у участников движения статистику по ФИ и по ней сверить верность расчетов и ввести, возможно ввести, поправки.

Чета у меня понос мыслей. В ЛИПе вроде есть грамотный расчет ФИ, ты Миху Ламера попытай, он с ЛИПой дружит.

ЗЫ как чутка раз2.71бусь со своими многочисленными проблемами положу у себя, можно?

[Snalan]

Проще потихоньку отрезать или, лучше, уменьшать длинну средней части.

Серый, так в том то и проблема, отрезая от конуса, от короткой части, мы увеличиваем входной отверстие, соответственно, надо увеличивать длину порта, вообщем, надо экспериментировать.

[Yauhen]

Уменьшение сечения будет хорошо работать, а вот уменьшение массы пластилином не то что бы плохо - никак! Проще потихоньку отрезать или, лучше, уменьшать длинну средней части. На мой взгляд.

Будет - не будет... "Устроили здесь ромашка" - (с) Василий Алибабаевич - Пробовать надо!
Насчёт "проще отрезать" - это вряд ли: попробуй отрежь у конуса среднюю часть. Или у призматического щелевого порта.
Кстати, можно сделать вариант порта "с хвостом" (3-я кнопка слева), который и терзать при подстройке.

Выложить, ясное дело, можно. Только желательно сначала, чтобы народ потестировал, и если будут найдены бяки, выправить их.

[GREY]

Я тут именно про фигуру конус-цилиндр-обратный конус. Т.е. отрезать широкую часть конуса и или цилиндр.
Я пробовал заслонкой перекрывать сечение и вкладывая рейки. Очень работает. По аналогии думаю, что намазывая пластилин не будет результата или будет отрицательный.

Кстати, можно сделать вариант порта "с хвостом" (3-я кнопка слева), который и терзать при подстройке.

Умный да?

Добавлено через 4 минуты

Серый, так в том то и проблема, отрезая от конуса, от короткой части, мы увеличиваем входной отверстие, соответственно, надо увеличивать длину порта, вообщем, надо экспериментировать.

Правильно! Мы этим увеличиваем сечение - увеличиваем частоту настройки и уменьшаем длину - снова увеличиваем частоту настройки, т.е. это наиболее эффективная метода.

[Snalan]

От чего конкретно зависит длина порта я так и не понял! Т.е. в одном случае из нескольких у меня получилось коротковато, а в остальных длинно и пришлось отрезать

У иеня такая же фигня была, с рассчетами не совпала длина, пришлось резать, но тут все сложно очень - отрезая от внутренней трубы, мы частоту настройки увеличиваем, но ... Соответственно увеличивается объем ящика, за счет отрезанной части, и настройка падаетА расположив снаружи и настроив его нормально, потом если засунуть в корпус - уменьшаем объем ящика за счет объема ФИ.

Насчёт "проще отрезать" - это вряд ли: попробуй отрежь у конуса среднюю часть. Или у призматического щелевого порта.
Кстати, можно сделать вариант порта "с хвостом" (3-я кнопка слева), который и терзать при подстройке.

Я придумал сделать щелевой конусный из двух пластин, между которыми расположены две наклонные рейки, образующие конус, вот их то и подрезать при необходимости.

[GREY]

На самом деле убыль объема можно легко компенсировать на стадии расчета песочника, зато это будут полновесные экспериментальные данные. А на прирост объема при подрезании можно смело забить. Даже в 7-10 литровых ящиках.

[Snalan]

Но по расчетам получается более оптимальным конус, или конус с трубой, по крайней мере по размерам. Решил, что буду делать такого типа. А насчет забить - это мы всегда готовы Но эксперименты покажут верность всех расчетов.

[Yauhen]

Серёжа,
Конечно, весь этот выпендрёж – ради одной цели: укорочения порта. Если труба и так помещается, то нафик этот мазохизм.

Регулировка снаружи не пойдёт: не будет краевого эффекта, который и позволяет делать порт более коротким.. Это значит, что если настроить трубу вовне и после установить её в ящик, частота настройки уплывёт вниз. Придётся резать ещё.

Песочные часы наименее технологичны и, как оказалось, меньше всего экономят длину. Потому, в большинстве случаев, в топку их. Лучше всего сокращают длину конус или его плоский аналог. Почему?
Потому что при прочих равных работает отношение S / sqrt(Vp). То есть, перекрывая горловину S, снижаем частоту настройки, а уменьшая объём порта Vp (вклеивая в него пластилин или укорачивая "хвост"), повышаем частоту. Почему ты считаешь, что это не пойдёт?

Конус не очень технологичен, но максимально экономит длину. Потому пусть будет: наверняка найдутся люди, у которых имеются знакомые токари и нет проблем с материалом.

В любом случае: программа делается для фигурных портов и даёт возможность не промахнуться на километр. Других программ такого рода я не знаю, иначе и не брался бы за это дело. Возможно, прога будет более востребована автозвуковиками, там, бывает, идёт борьба за сантиметры в сабе.
А трубы все уже давно и так считают на раз.

P.S. пока накропал да перезагрузился, вы уже напостили, и кое-что из моих слов неактуально.

[GREY]

Регулировка снаружи не пойдёт: не будет краевого эффекта, который и позволяет делать порт более коротким.. Это значит, что если настроить трубу вовне и после установить её в ящик, частота настройки уплывёт вниз. Придётся резать ещё.

Женя, ты не прав! Краевым эффектам пофигам по какой стороне одной и той же стенки получаться. Частота настройки ФИ, что снаружи, что внутри ящика одинаковая, без учета вытесненного портом воздуха, но это тфу. Проверял практически.

Почему ты считаешь, что это не пойдёт?

Женя, ну мизерно это будет работать. Что бы выдавить заметный объем надо здорово снизить сечение. Может и ошибаюсь, это надо практически проверять.

Конус не очень технологичен, но максимально экономит длину. Потому пусть будет: наверняка найдутся люди, у которых имеются знакомые токари и нет проблем с материалом.

Ну, можно готовые конуса использовать, стаканы пластмассовые, шпули картонные и пр. вплоть до ведерок детских. Просто получается плоский конус, ну как его по умному, не вспоминается и думать лень.

Женя, софтина полезнейшая, тут никаких сомнений!

[Yauhen]

Женя, ты не прав! Краевым эффектам пофигам по какой стороне одной и той же стенки получаться. Частота настройки ФИ, что снаружи, что внутри ящика одинаковая, без учета вытесненного портом воздуха, но это тфу. Проверял практически.

Если внутренний конец трубы фиксировать заподлицо с внутренним краем стенки, то - да, будет работать.

Что бы выдавить заметный объем надо здорово снизить сечение.

Здесь ты тоже прав, поскольку частота будет повышаться пропорционально корню из снижения объёма. Если требуется небольшая подстройка, можно использовать и этот путь, только надо подумать, как лучше сделать. Больно уж не хочется пилить.
Скажем, можно сделать несколько калиброванных "вытеснителей объёма", типа кусочков реек или чего-то в этом роде - по 1...10 куб. см, или других размеров. А при настройке слегка прилепил - и снимай новую частоту настройки. Турбулентности при настройке пофиг, главное - определить потребный объём.
Это просто один из вариантов.

[Droog_Andrey]

Наиболее коротким ФИ получается тогда, когда его продольное сечение представляет график гиперболического косинуса.

[Yauhen]

Не-а! Попробуй просчитать, и увидишь, что конус - оптимальное решение.
На самом деле всё просто: нужна минимальная входная дырка и максимальная выходная, и при этом - максимальный объём порта.
Все образующие экспоненциального типа при прочих равных дают меньший объём порта, чем прямая образующая.

[Zotoff]

Не-а! Попробуй просчитать, и увидишь, что конус - оптимальное решение.
На самом деле всё просто: нужна минимальная входная дырка и максимальная выходная, и при этом - максимальный объём порта.
Все образующие экспоненциального типа при прочих равных дают меньший объём порта, чем прямая образующая.

Почитайте Матараццо!
И увидете, что конус - не самое лучшее решение.
Лучшее скорее - экспоненциальный туннель, вполне вероятно, что изменение сечения по гиперболическому закону тоже может иметь большую эффективность.

[Droog_Andrey]

Конус намного сильнее фыркает.

Гиперболический косинус представляет собой полусумму двух экспонент:

ch(x) = [exp(x) + exp(-x)]/2

Там не гиперболический закон, название функции такое по другим причинам

[GREY]

Мне тоже кажется, что там все совсем непросто. Ну, может потому, что я не совсем понимаю физику процесс, а у Алдошиной или Виноградовой, к примеру, это дело примитивнейшим образом описано.
В общея я Х.З. Жизнь еще ни разу не заставила бороться с длиной, поэтому вопрос для меня остается мутным. Оно же всегда так - чужие грабли эффекта удара не имеют.

А если конус снабдить фланцем на внутренней стороне, причем плавненьким, не перестанет фыркать? Мне кажется, что фыркает на острых гранях, а если еще и сечение в этом месте наименьшее...

Единственный фыркающий ФИ у меня в полочниках, ео там ФИ китайский, я только удлинил. Фыркает 100% с внутренней стороны - там труба с острым краем. И не зря некоторые продвинутые камерады ставят повнутри фланец.

[Yauhen]

Почитайте Матараццо!
И увидете, что конус - не самое лучшее решение.
Лучшее скорее - экспоненциальный туннель, вполне вероятно, что изменение сечения по гиперболическому закону тоже может иметь большую эффективность.

Могу сказать, что читал эту статью "с пристрастием", несколько раз. Но она мутная, там мало что сказано. Матараццо утаил от читателей физику своей методы, представив лишь выводы, и то не вполне корректные. Хотите убедиться – прочтите её сами и попытайтесь разобраться, за счёт чего происходит сокращение длины. Без формул вы ничего не поймёте. А формулы придётся выводить самому, если в самом деле хотите докопать до корня.
Прежде чем приступить к работе над программой, я тщательно изучил, как работает резонатор Гельмгольца и взаимосвязь всех его параметров. Полностью проработал математику процесса для разных типов портов. И пошёл своим путём – расчёт порта через его объём, потому как знаю, что на свои данные могу спокойно опираться.
Другое дело, что надо всё это проверить экспериментально: возможно, где-то есть неочевидные неучтённые эффекты.

По фырканию.
Да, оно скорее возникнет на острых краях, и ещё – при значительных перепадах сечения. А ещё – и это основное – при малой площади горловины. То есть, при большой скорости прокачки воздуха через горловину.
Для того и добавил в программе контрольные боксы, чтобы можно было видеть, с какой скоростью и амплитудой будет колебаться воздух на входе порта и на его выходе. После пары-тройки проектов, воплощённых "в железо", вы уже будете знать, при каких скоростях и амплитудах начинается "фыркание".
Потому, ИМХО, для устранения фыркания намного важнее площадь горловины, чем профиль образующей. Да и реально ли в домашних условиях сделать гиперболическую образующую? Конус-то можно выклеить из картона.
Впрочем, я не вижу больших проблем добавить в программу образующую любого вида.

GREY,
Внутренний фланец тоже надо учитывать: он увеличит соколеблющуюся массу воздуха.

[Zotoff]

Там не гиперболический закон

Я знаю, что такое гиперболический косинус или синус.
Я имел в виду другое - что форма образующей конуса могла бы быть по обычной параболе или по гиперболе, это тоже даст хороший результат. Наверное результат будет лучше, чем "линейный" конус.

Матараццо утаил от читателей физику своей методы...

Правильно сделал!
Что же он будет свои Ноу Хау разбазаривать...

Хотите убедиться – прочтите её сами и попытайтесь разобраться

А ведь Матараццо технические способы укорочения трубы ФИ рассматривал как раз в порядке возрастания эффективности.
- Сначала, как наименее эффективное, цилиндрическую трубу с приделанным фланцем.
- Потом, как более эффективное - коническую трубу.
- и т.д.
- И как самое эффективное решение по степени укорочения - это экпоненциальный туннель.

Так что, конус - это не самое эффективное решение.
Это решение занимает где-то "серединку".

Без формул вы ничего не поймёте. А формулы придётся выводить самому, если в самом деле хотите докопать до корня.

На другом форуме на эту же тему уже говорили фразу: "Все уже украдено до нас..." Имелось в виду, что Матараццо не придумывал эти формулы, а позаимствовал ЭТО у Крендалла. Впрочем это недоказуемо, если не считать того, что Крендалл это уже все посчитал в 1934 году...

Прежде чем приступить к работе над программой, я тщательно изучил, как работает резонатор Гельмгольца и взаимосвязь всех его параметров. Полностью проработал математику процесса для разных типов портов.
И пошёл своим путём – расчёт порта через его объём, потому как знаю, что на свои данные могу спокойно опираться.

Я рад за вас!
А с экспериментальными данными сравнивали ваши расчеты?