Portens pumpkapacitet i basreflexlåda?

[Kraniet]

Svårtitulerad fråga. Min fundering är vilken skillnad portens storlek har för baslådans prestanda. Vad kan man säga om sambandet mellan elementets pumpvolym och portens pumpvolym?
Större port ger ju lägre hastighet genom porten och därmed mindre risk för turbulens.

Men är det så att för en given avstämningsfrekvens är större port alltid att föredra?
Kan man säga någon lägsta rekommenderad gräns för hur stor porten bör/ska vara?
Har avstämningsfrekvensen betydelse för hur stor porten bör vara?

I den gamla tråden med Isidor (se nedan) reds ju detta med strömningsmotstånd och lufthastigheter ut, men det sägs inte så mycket om hur mycket luft porten bör hantera annat än Svantes råd om att porten ska kunna pumpa 5-20ggr mer luft än elementet.

viewtopic.php?f=10&t=3140

[DrBoar]

Hur porten av en given storlek utformas med rundningar av öppningarna och bredd höjd kvoten påverkar hur mycket turbulens det blir.
Ökar men tvärsnittsarean för en given avstämmningsfrekvens brakar längden iväg fort och då får man pipresonanser i porten som kan ställa till det. Problemen med resonanser är dessutom avhängigt av var i lådan porten sitter. Om man inte är ingenjör med intresse för finite element analysis så kan man satsa på en så stor port som är praktiskt möjligt och sedan runda av in och utgång av porten. Om porten är rund och man har den cm i diameter för varje tum diameter på elementet så borde man ligga bra till.

[DQ-20]

Svårtitulerad fråga. Min fundering är vilken skillnad portens storlek har för baslådans prestanda. Vad kan man säga om sambandet mellan elementets pumpvolym och portens pumpvolym?
Större port ger ju lägre hastighet genom porten och därmed mindre risk för turbulens.

Men är det så att för en given avstämningsfrekvens är större port alltid att föredra?
Kan man säga någon lägsta rekommenderad gräns för hur stor porten bör/ska vara?
Har avstämningsfrekvensen betydelse för hur stor porten bör vara?

I den gamla tråden med Isidor (se nedan) reds ju detta med strömningsmotstånd och lufthastigheter ut, men det sägs inte så mycket om hur mycket luft porten bör hantera annat än Svantes råd om att porten ska kunna pumpa 5-20ggr mer luft än elementet.

viewtopic.php?f=10&t=3140

Nu tillhör jag dem som tycker att tumregler inte suger i alla väder men här tror jag nog att dina frågeställningar är för generella för att kunna besvaras med bestämda gränsvärden. Att lattja runt i Basta! är nog det lättaste sättet. Däremot kan man sätta gränsvärden för porthastigheter och hur mycket volym porten kan pumpa, men det är ju bara en liten del av det du frågar om och info finns i tråden du hänvisar till, t.ex. max Reynoldstal.

/DQ-20

[IngOehman]

Jag som just tänkte skriva att jag, trots att jag tycker att den ständiga jakten på tumregler istället för riktig kunskap suger, tycker en cm per tum, är en ovanligt bra tumregel trots allt.

Men "ovanligt bra" är ändå rätt så dåligt, och vet man inte hur porten är formad, lådvolumen, hur högtalarens skall placeras (och därmed avstämmas) eller ens vilken slaglängd elementet har, kan en sådan förenkling med lätthet så i varje fall... pi gånger fel, för att stanna kvar i tumregelvärlden.

Och som någon skrev tidigare, det är inte så enkelt som att man kan ta till så det räcker bara, alltså dimensionera med marginal. Varje onödig förstoring av portdiametern gör den ju sämre på andra vis. Den skall helt enkelt vara precis rätt. Och svaret på hur stort det är beror på mer än vad som går att kommunicera i den här tråden. Man behöver detaljstuderat baselementet länge och noga innan det går att få fram ett svar på saken, helt enkelt.

Men i brist på allt sådant - en cm portdiameter per tum elementdiameter!


Vh, iö

[Kraniet]

Jo det är ju förstås mycket som ska till.

Men det finns alltså inget entydigt samband mellan elementets pumpkapacitet och portens? Portens area är väl ett ganska dåligt mått på portens kapacitet ändå. Tänker då på den gamla tråden jag länkat ovan.

Jag menar när man simulerar så kan simuleringen visa att porten spelar ca 20dB mer än elementet vid avstämningen, och det ändras ju inte speciellt mycket med diametern på porten (i LspCAD syns lite skillnad). Men det är ju självfallet så att en port på 1cm förmodligen inte kommer att klara jobbet. Eller det kanske den skulle ifall den kunde pumpa tillräckligt med luft? Det kanske är så att man kan räkna på vilken SPL porten kan producera utifrån dess area och linjära pumpkapacitet?

Men går det ställa upp en checklista för vad porten ska/bör göra?
Som tex:
Tillräcklig linjär pumpkapacitet för att klara efterfrågad SPL
Bra/lämplig överstyrning
Överstyrning vid rätt tidpunkt (tex innan elementets mekaniska gräns uppnåtts)
Längden får inte orsaka problem så som störande pipresonanser

Jag är nog inte ute efter några tumregler i den bemärkelsen utan mera intresserad av vilka dimensioneringsaspekter som finns och vad som kan vara lämpliga riktmärken.
Saker som "en cm per elementtum" känns ändå lite väl förenklat. En icke optimerad port på 10cm kan väl prestera sämre än en optimerad port på 6cm(tex)?

[Kraniet]

Såhär skrev Isidor

En välkonstruerad 100 mm cirkulär port klarar i allra bästa fall strömningshastigheter uppåt 20 m/s (RMS) innan total mättnad inträder. Observera att detta förutsätter ordentligt rundade kanter och även en liten baffel på portens insida. Halvslafsiga varianter utan rundningar och baffel kommer inte upp i mer än ca 5 m/s gränshastighet. Det mesta talar för att strömningen i praktiken, i dominerande utsträckning, är laminär upp till detta kanske halva ovanstående hastigheter där turbulensen kommer igång ordentligt (Re = 15 000 - 70 000). Studerar man de tryckfall som uppstår vid turbulent flöde och jämför dessa med ljudtrycket i porten inser man ganska snart att basreflexprincipen är mycket känslig för turbulens. Faktum är att turbulensgraden måste vara närmast obefintlig för att hygglig linjäritet skall råda.

För att exemplifiera vad som händer i termer av någorlunda distorsionsfria ljudtrycksnivåer utgår vi från en strömningsoptimerad 100 mm-port, avstämd till 20 Hz. Säg att vi av linjäritetsskäl tillåter kanske hälften av gräns- eller mättnadshastigheten på 20 m/s, alltså ca 10 m/s. Maximal ljudtrycksnivå vid 20 Hz i lyssningspositionen i ett normalt rum landar då i trakten av 105 - 110 dB. Självklart ganska högt, men egentligen inte tillräckligt. (Hembioentusiaster känner självklart till att maxnivån i effektkanalen i Dolbys AC3 (DD 5.1) är specad till 115 dB.) Notera även att en dålig cirkulär 100 mm port inte klarar mer än omkring 95 - 100 dB enligt samma kriterier. I flertalet kommersiella konstruktioner rundar man bara på högtalarens utsida och hoppar helt över åtgärder på insidan, något som är ganska meningslöst.)

Om man nu ersätter den cirkulära 100 mm-porten med en likaledes strömningsoptimerad 7 mm hög slits med samma tvärsnittsarea så händer följande: p.g.a. ett mer fördelaktigt Reynolds tal uppnår vi en gränshastighet som är drygt 3 ggr högre och därmed också en gränsljudtrycksnivå som är ca 10 dB högre. Vi kommer alltså upp omkring 115 - 120 dB under samma förutsättningar som ovan innan distorsionen blir alltför svår. Att den slitsformade porten kan uppträda sämre (med bl.a. sekundärströmmar) under turbulenta förhållanden spelar mindre roll. Vi offrar gärna turbulenta prestanda för ett utsträckt laminärdominerat, och därmed mer eller mindre linjärt, område. Det något ökade laminära strömningsmotståndet i slitsen ger även en försumbar känslighetsminskning på ca 0.3 - 0.5 dB.

Det bör observeras att denna tillämpning med optimering mot linjäritet skiljer sig totalt mot typisk kanalströmning där man ställs inför helt andra problem. Därav den ganska ovanliga slutsatsen om att slitsen är att föredra.

För övrigt är det av samma skäl en fördel med t.ex. 4 st 50 mm-rör jämfört med ett på 100 mm. Allt annat lika uppnår vi omkring dubbla hastigheten/volymflödet för samma distorsion och därmed ca 6 dB högre nivå innan vi får problem. Resonemanget blir mer rättframt här eftersom formen ger samma förutsättningar och enda skillnaden ligger i ett hälften så stort Reynolds tal för en given strömningshastighet för 50 mm-portarna. Här får man inte ens några, i det här fallet mest teoretiska, nackdelar i form av sekundärströmmar.

Där ser man ju tex att två lösningar med samma area kan skilja 6dB i SPL-kapacitet.
Någon som vet hur formeln för att räkna ut SPL-förmåga utifrån lufthastighet och area ser ut?

Beräkningen är ju tex gjord för 20Hz. Spelar frekvensen någon roll i sammanhanget (högre frekvens kräver väl mindre pumpvolym för samma SPL?)

[DQ-20]

Jag som just tänkte skriva att jag, trots att jag tycker att den ständiga jakten på tumregler istället för riktig kunskap suger, tycker en cm per tum, är en ovanligt bra tumregel trots allt.

Där ser man, haha! En implikation av detta är ju att det krävs element som småsignalmässigt passar i stora lådor för djupa avstämningar (nedåt 20 Hz). För en 12" blir det väl bortåt 120 liter Vmek eller så.

/DQ-20

[sebatlh]

Beräkningen är ju tex gjord för 20Hz. Spelar frekvensen någon roll i sammanhanget (högre frekvens kräver väl mindre pumpvolym för samma SPL?)

Om jag inte minns helt galet så ger samma pumpvolym en ökning med 6dB per oktav när frekvensen höjs.
Uuuh tror jag.
Naqref har skrivit om det där här viewtopic.php?p=9058#p9058
Och Isidor skrev lite mer här viewtopic.php?p=25278#p25278

Läs själv, jag är säkert ute å cyklar. Tänker laga ärtsoppa istället för att förstå