Avancerad simulering av baffeldiffraktion - FEM

[onni]

Hej!

Jag är beräkningsingenjör och jobbar en del med FEM-programvaror, framförallt COMSOL Multiphysics. Jag har skymtat en del akustiktillämpningar i dokumentationen: Portad låda. Optimera horn-form. Subwoofer respons i halvsfär. Och tänkt att det borde vara intressant att testa lite själv. I den här tråden tänkte jag försöka räkna lite diffraktion och jämföra former på bafflar och högtalare.

Det började med att jag funderade på hur jag ska sätta elementen i högtalarna jag bygger åt farsan, därför ger jag mig på det först. För att ha något att jämföra med så har jag kört lite simuleringar i förträffliga Edge och tittat på den här bilden.

Exempel 1: Cylinder (D=400 mm) med högtalarelementet (d=80 mm) i änden.

Resultat från Edge (on-axis, 15 deg off och 30 deg off):


Resultat från COMSOL:

Väldigt lika resultat, förutom att COMSOL-simuleringen visar lite vågighet för låga frekvenser.
Jag var tvungen att välja en längd, vilken blev 0.5 m i det här fallet (återkommer med en jämförelse på längder av cylindern om det är intressant). Elementet är i det här fallet helt plant och flush med baffeln. Såhär ser ljudtrycksnivån i en 1m-sfär runt högtalaren ut för 250, 1000 och 4000Hz:



Det syns väldigt tydligt att högre frekvenser ger en tydligare riktningsverkan.

Exempel 2: Sfäriska högtalare (D=400 mm, d=80)
Tidigare har jag byggt sfäriska högtalare (efter att ha sett att det ska leda till små problem med diffraktion) och gjorde därför simuleringar av sådana:

Som ni ser är geometrin inte helt idealiserad, jag har lagt till en liten plan förlängning av konen för att få med kanten av elementet som skruvas fast i sfären.

Här är konen (på högtalarelementet) fortfarande plan som tidigare (och som figuren visade):

On-axis (0 deg) är som väntat fin, men vid 30 grader off-axis är det väldigt illa, värre än för cylindern som jag trodde var värsta möjliga alternativ. Såhär ser spridningen ut för 8 kHz:


Och här har jag lagt till en enkel form på konen:


Vilket ger följande kurvor:


Och spridning vid 8 kHz:

Intressant att skillnaden är så stor!


Sammanfattningsvis:
- Det verkar gå alldeles utmärkt att simulera diffraktion i COMSOLs grundpaket (Pressure acoustics, frequency domain).
- Konens form är avgörande för diffraktionen.

För er som är intresserade av inställningarna i simuleringen:
- Jag satt en acceleration på konen (på 10 m/s^2 i z-led). Osäker på om detta är bästa sättet att skapa ljudet.
- Insidan av lådan simuleras också, som ni kan se i figurerna.
- Dessa simuleringar har varit axi-symmetriska (2D). Jag ska övergå till 3D (rätblock), det blir dock längre beräkningstider.
- Modellerna använder Perfectly matched layer för att få beteendet i ett oändligt väldämpat rum.
- Väggarna är oändligt styva (alltså ej med i modellen).



Vad mer vill ni se? Jag kommer räkna på den låda jag ska bygga, några andra önskemål? Andra tillämpningar? Rumsakustik?

/Anton

EDIT1: Bytte rubrik så att fler förstår vad det handlar om.

[Elfsberg]

Skulle du kunna simulera olika typer av avfasningar av lådans kanter?

[paa]

Skulle du kunna simulera olika typer av avfasningar av lådans kanter?

+1, jätteintressant.

Hämta gärna inspiration från den tyska testen som Phon har lagt här:

Fasade kanter 1
Fasade kanter 2
Fasade kanter 3

[onni]

Skulle du kunna simulera olika typer av avfasningar av lådans kanter?

Absolut! Är det ok att jag fortsätter med den cylindriska modellen eftersom att den ger störst effekt on-axis?

Vilka typer ska jag testa?

Skulle du kunna simulera olika typer av avfasningar av lådans kanter?

+1, jätteintressant.

Hämta gärna inspiration från den tyska testen som Phon har lagt här:

Fasade kanter 1
Fasade kanter 2
Fasade kanter 3

Intressant! Jag plockar några av dessa och kör några ännu extremare, låter det bra?

/Anton

[paa]

Ta med den på 45 grader och 12,7 mm fasbredd som ser så bra ut i det tyska testet så man får något som kopplar ihop testerna. Samt någon av avrundningarna dom testade också, kanske 25mm rundning, samt vad mer du finner som ger förbättringar utifrån detta. Skarp kant måste naturligtvis vara med som utgångspunkt.

Om man ska koncentrera sig på fasningens inverkan, kanske inte elementet ska sitta så det ger maximalt ojämnt resultat, utan tvärtom, så det ger så jämn frekvensgång som möjligt. Flytta det ur centrum på den cirkulära baffeln till där det ger bäst resultat innan du lägger på faserna.

[Martin]

Härligt jobb!

Vad mer vill ni se? Jag kommer räkna på den låda jag ska bygga, några andra önskemål? Andra tillämpningar? Rumsakustik?

Waveguides på diskanter vore intressant. Hur det påverkar spridningen.

[Fjonkalicious]

Mycket tufft onni! Keep up the good work!

[PontusEriksson]

Rätblocksformad låda kanske?

[Elfsberg]

Ja.
Den typen av låda som vi faktiskt använder är den som är intressant..
Men givetvis får du göra vilka simuleringar du vill, kanske hittar du på något användbart.

[Elfsberg]

Vilka typer ska jag testa?
/Anton

Jag har några förslag:

olika storlekar/längder på avfasningar, i olika grader placerade på olika breda bafflar som är utstrålade av några olika stora element/boomers.

Typ

30 cm bred baffel, 45 graders fasad kant om 3 cm, 8" boomer

[onni]

Jag håller på att bygga en modell med en högtalare formad som ett rätblock (140 mm bred front och sedan golden ratio för de andra två måtten), högtalarelementet centrerat på baffeln (ger korta beräkningstider p.g.a. dubbel symmetri).

Men först: Här kommer resultat från simuleringar av 400 mm (diameter) cylinder med 80 mm (plan) kon mitt på. Rundningen är 5, 12.5, 25, 50 och 100 mm. Alla figurer har samma skala.


Ingen rundning.


5 mm rundning.


12.5 mm rundning.


25 mm rundning.


50 mm rundning.


100 mm rundning.

Effekten är som ni ser knappt märkbar förränn vid 25 mm rundning.

/Anton

[paa]

I den tyska testen så gav ju 45 graders fas resultat vid mindre mått än rundad fas, så sådana är ju intressanta att se också. Speciellt eftersom det är enklare att tillverka.
Men det blev ju som jag sa att vindlingarna i frekvensgången från den ogynnsamma högtalarplaceringen i centrum på runda baffeln gör att det blir svårt att se och tolka resultatet. Blir mer spännande att se rätblockssimuleringarna.

[Svante]

Kuligt! Och jag kan ju inte låta bli att tycka att det är kul att det blev så likt The Edge med det kantiga kanterna och att rundningen måste vara ganska rejäl för att den ska märkas.

Hur lång tid tar det att få fram en sån där tonkurva?

[onni]

I den tyska testen så gav ju 45 graders fas resultat vid mindre mått än rundad fas, så sådana är ju intressanta att se också. Speciellt eftersom det är enklare att tillverka.
Men det blev ju som jag sa att vindlingarna i frekvensgången från den ogynnsamma högtalarplaceringen i centrum på runda baffeln gör att det blir svårt att se och tolka resultatet. Blir mer spännande att se rätblockssimuleringarna.

Jag kör 45 graders fasningarna samtidigt som jag bygger rätblocksmodellen, så resultat kommer

Största problemet just nu verkar vara beräkningstid för 3D-modellerna samt minnesåtgång (16 GB verkar inte riktigt tillräckligt). Speciellt när man vill komma upp i höga frekvenser så krävs en tätare mesh = fler ekvationer att lösa.

Kuligt! Och jag kan ju inte låta bli att tycka att det är kul att det blev så likt The Edge med det kantiga kanterna och att rundningen måste vara ganska rejäl för att den ska märkas.

Hur lång tid tar det att få fram en sån där tonkurva?

Beräkningen för de axi-symmetriska 2D-modellerna är ca 10 minuter. Om jag skulle vilja få vettiga resultat upp till 20 kHz skulle det krävas runt 30 minuter. Bearbetningen av data efteråt är snabb (går på några sekunder). Jag har för övrigt en Core i5 3570K.

/Anton

[onni]

Nu har jag kört några simuleringar med 45 graders fasningar. Först en bild utan fasning för jämförelse (samma som tidigare).


Utan fasning


5 mm fasning


12.5 mm fasning


25 mm fasning


50 mm fasning


Här har jag överlagrat figuren för 25 mm fasning på en svartvit variant av figuren för 25 mm rundning:


Och likadant för 50 mm fasning och rundning:


Det man kan se är att fasning ger effekt för lägre frekvenser vis samma storlek, men sämre effekt för högre frekvenser.

Nu ger jag mig för idag. Återkommer när jag förhoppningsvis fått ordning på rätblocksmodellen.

/Anton

Edit1: La till 50 mm fasning.

[Elfsberg]

Hoppsan. Jag satt just och svor över Basta!..

Jag trodde det gick betydligt snabbare för en modern dator att lösa lite ekvationer.

[Adhoc]

Vilka typer ska jag testa?
/Anton

Jag har några förslag:

olika storlekar/längder på avfasningar, i olika grader placerade på olika breda bafflar som är utstrålade av några olika stora element/boomers.

Typ

30 cm bred baffel, 45 graders fasad kant om 3 cm, 8" boomer

Jag tror det är intressantare för många med resultatet av en mindre avfräsning. Dom flesta DIY-nissarna kör med skaftfräsar för 6 eller 8 mm chuck. Ett fräsverktyg för 3 cm avfräsning kräver troligen 12 mm-chuck och en riktigt kraftig överhandsfräs (= ovanligt) och fräsverktyget blir vääääldigt dyrt. För "engångsjobb" och med 6 eller 8 mm skaft är det lätt och billigt att hitta anrundningsfräsar med r = 12 mm samt 45 gr fasfräsar med fräsdjup 12 mm (hypotenusan ca 17 mm).

[Elfsberg]

Suveränt med lite mer konkreta förslag.

[Svante]

Hoppsan. Jag satt just och svor över Basta!..

Jag trodde det gick betydligt snabbare för en modern dator att lösa lite ekvationer.

Mja en typisk FEM-simulering har ju tiotusentals noder och lika många ekvationer, så det är naturligt att det behövs lite tid.

[Nissep]

Jag väntar bara på att någon skall göra en tutorial på denna programvara http://www.randteam.de/ABEC3/Index.html

Onni kan inte du ta på dig det ansvaret?

Och kanske även detta program till alla som vill designa waveguider till sina diskanter http://www.randteam.de/AxiDriver/Index.html

[onni]

Hoppsan. Jag satt just och svor över Basta!..

Jag trodde det gick betydligt snabbare för en modern dator att lösa lite ekvationer.

Mja en typisk FEM-simulering har ju tiotusentals noder och lika många ekvationer, så det är naturligt att det behövs lite tid.

Lite ekvationer i det här fallet är i storleksordningen 100 000-tal för 2D och tiotals miljoner för 3D De behöver lösas för varje frekvens som vi vill få ut resultat för, vilket innebär några miljarder ekvationer att lösa för att få ut ett frekvenssvep.

Fördelen blir att man behöver göra väldigt få antaganden och kan därmed testa lite vad som helst.

/Anton

[sala_silver]

Hej.
Suverän tråd! Följer med spänning.

Mycket intresant med de runda bafflarna.
Simulerar du en sfär, eller ett stående rör...?

Mvh Jonny

[onni]

Hej.
Suverän tråd! Följer med spänning.

Mycket intresant med de runda bafflarna.
Simulerar du en sfär, eller ett stående rör...?

Mvh Jonny

Jag har simulerat både och, men mest cylindrar (stående rör). De senaste resultaten med rundning är beräknade med cylindrar (diameter på 400 mm, längd 500 mm) som har ett element centrerat i ena änden (diameter på 80 mm).

/Anton

[Aerob]

Något som jag personligen hade tyckt varit spännande är att se skillnaden mellan en SEOS-15 på baffel och utan baffel. Baffeln kan tänkas sticka ut 10mm på tre sidor av waveguiden, fjärde sidan 10mm till ett 15" element.

http://www.diysoundgroup.com/plastic-se ... eos15.html

[sala_silver]

Får man önska sig en simulering..?

Jag har ett 80mm bredbandselement (kon 60mm diameter. 75mm med upphängning. +korg) sittande i änden på ett 88mm (yd) rör.
Utsidan på högtalarkorgen är alltså kant i kant med rörets utsida (som är klädd med nålfiltsmatta)
Röret är ca75cm långt och står upp med elementet riktat uppåt...

För att göra saken ytterligare tillkrånglad, så är det ett dubbelkonelement.. 35mm ytterkant mittenkonen...

kanske kan va nått om du får tråkigt nån gång... hehe.

Mvh Jonny
.

[onni]

Får man önska sig en simulering..?

Jag har ett 80mm bredbandselement (kon 60mm diameter. 75mm med upphängning +korg) sittande i änden på ett 88mm (yd) rör.
Utsidan på högtalarkorgen är alltså kant i kant med rörets utsida (som är klädd med nålfiltsmatta)
Röret är ca75cm långt och står upp med elementet riktat uppåt...

För att göra saken ytterligare tillkrånglad, så är det ett dubbelkonelement.. 35mm ytterkant mittenkonen...

kanske kan va nått om du får tråkigt nån gång... hehe.

Mvh Jonny
.

Har du lite foton så kan jag göra ett utlåtande. Om det är så att geometrin går att förenkla till axi-symmetrisk (2D) så går simuleringen ganska fort.


PS: Nu har jag lagt till 50 mm fasning för cylinderfallet i posten med resultaten. Intressant tycker jag

/Anton

[Dartman]

Det här är riktigt intressant läsning, onni. Keep up the good work!




/Jonas

[onni]

Det här är riktigt intressant läsning, onni. Keep up the good work!




/Jonas

Tack! Det är kule att räkna/posta när folk är intresserade.

Här kommer en gif som visar spridningen från cylindern (D=400mm, d= 80) med en 25 mm fasning, svept från 20 Hz till 10 kHz.



Eftersom att lådans innanmäte är med i modellen (20 mm väggtjocklek) så kan man se hur ljudtrycket är och hur de stående vågorna ser ut. Helt klart en möjlig applikation att titta på sådant

Jag ska nu köra igång en model av en Golden Ratio låda som får gå över natten. Återkommer förhoppningsvis med resultat imorgon.

/Anton

[sala_silver]

Får man önska sig en simulering..?

Jag har ett 80mm bredbandselement (kon 60mm diameter. 75mm med upphängning +korg) sittande i änden på ett 88mm (yd) rör.
Utsidan på högtalarkorgen är alltså kant i kant med rörets utsida (som är klädd med nålfiltsmatta)
Röret är ca75cm långt och står upp med elementet riktat uppåt...

För att göra saken ytterligare tillkrånglad, så är det ett dubbelkonelement.. 35mm ytterkant mittenkonen...

kanske kan va nått om du får tråkigt nån gång... hehe.

Mvh Jonny
.

Har du lite foton så kan jag göra ett utlåtande. Om det är så att geometrin går att förenkla till axi-symmetrisk (2D) så går simuleringen ganska fort.


Ska försöka fixa d i morrn
.

[PontusEriksson]

Vore intressant att se jämförelser mellan diskant och midbas kring delningsfrekvensen, säg 25 mm diskant och 180 mm midbas vid typ 2.5 kHz

Och som Martin sa, diskant i waveguide vore intressant!

[onni]

Försökte som sagt köra över natten, men det gick inte att köra med en direkt lösare (som är snabb men kräver mycket RAM) så körde därför en iterativ (som då är långsam men kräver mindre RAM). Efter 20 timmar hade den tagit sig typ 10 %. Lösningen:


Får se om jag kan få igång en ny körning.

/Anton

[Nattlorden]

Känns som när jag skulle raytrace:a en animation av ett skelett som skulle göra en volt på min gamla Atari... Det var också dygn som behövdes...

[luminous]

Som sagt, Onni, mycket läsvärd tråd. Skulle vara intressant att se vad baffelns form har för inverkan när högtalaren sitter i en waveguide.

[onni]

Som sagt, Onni, mycket läsvärd tråd. Skulle vara intressant att se vad baffelns form har för inverkan när högtalaren sitter i en waveguide.

Tack! Ditt program var faktiskt en av anledningarna till att jag började titta på simulering av akustik med FEM-program Mitt vardagsrum är nämligen långt från rektangulärt (sitter ihop med kök, hall, trappa, del av övervåning...). Jag har försökt köra lite simuleringar, men får så enorma toppar och dalar med hårda väggar och jag har inte hittat några bra data för gipsväggar, har du?

Waveguide kan jag nog kika på lite senare, priolistan ser ut såhär just nu:

1. Baffelformer med ett element.
2. Baffelformer två element och definierade SPL-kurvor för varje (från Basta! kanske?).
3. Olika former av dämpning i ett rum, högtalarplacering (alltså liknande ditt program, fast med mer inställningsmöjligheter).

/Anton

[onni]

Nu börjar det närma sig att jag kan visa lite resultat från en rektangulär låda

Men först: Jag har implementerat att accelerationen på konen beräknas från Cone excursion (från Basta!).
Dessa data har jag räknat med i detta första exempel:
MarkAudio Alpair 7.3 (80 mm diameter)
Plan kon
4 liters sluten låda, 50 % Viso
Basta ger följande responskurva:


Respons i en oändlig baffel

Som väntat inga diffraktionsfenomen

Samma som ovan fast i en 500 mm lång, 400 mm diameter cylinder, element centrerat i änden, med 25 mm fasning

Inte riktigt lika fint...


Varför det blir 3 dB lägre nivå vågar jag inte svara på dock... Någon som kan se att jag gjort något grundläggande fel? Såhär ser konverteringen från Cone excursion från Basta! till acceleration ut:

excursion(acpr.freq)*(2*pi*acpr.freq)^2

vilket uppsnyggat blir:

A = X(f)*(2*pi*f)^2

/Anton

[Martin]

Det blir inte 3dB lägre nivå. Det blir 6dB till slut mot lägre frekvenser. Kolla nivån vid 100Hz så ser man. Det är det klassiska baffelsteget som visar sig. lägre frekvenser får inget stöd från halvrymden av den oändliga baffeln utan får jobba mot impedansen av en helrymd istället.

[Svante]

Ja, slå på baffeldiffraktionen i Basta! så borde man se något liknande.

[onni]

Nu har jag äntligen fått ordning på beräkningen så att den inte kräver så brutalt med minne (även om det fortfarande är 20-30 GB för höga frekvenser).

Resultat som önskat för en rätblockslåda (Golden ratio), mått:
Bredd: 160 mm
Höjd: 419 mm
Djup: 259 mm
Elementet (konen) är som tidigare plant och har en diameter på 80 mm.

Basta! ger följande resultat:


FEM-beräkningen ger följande:

Anledningen till att det är en excel-figur är att jag delade upp beräkningen i två delar 50-3500 Hz och 3500-8000 Hz. Den första beräkningen är 10 ggr så snabb per frekvens pga att den är så mycket grövre meshad (upplöst i rummet).

Kan inte säga annat än att det är samma skillnad som tidigare, FEM-beräkningen visar fler små vågigheter för låga frekvenser, specifikt första toppen.

Nu kan man ju göra lite intressanta figurer som visar spridningen lite mer detaljerat. Här följer isosurface-figurer för frekvenserna 200, 500, 1000, 2000, 4000 Hz. Isosurface innebär att programmet ritar upp en yta (med färg) för varje värde som jag specat, i det här fallet, 50 till 70 dB med ett steg på 5 dB.


200 Hz


500 Hz


1 kHz


2 kHz


4 kHz

Intressant? Nu kör jag igång en med 25 mm rundning, återkommer förhoppningsvis imorgon med resultat.

Såhär ser meshen (uppdelningen av geometrin i element/beräkningsdelar) ut för den simuleringen jag kör igång nu:


Jag räknar som synes inte på volymen i lådan för tillfället.

/Anton

[LasseA]

Det är 3dB skillnad över hela frekvensspektrat, det borde väl inte ha med baffelsteget att göra?

[onni]

Det blir inte 3dB lägre nivå. Det blir 6dB till slut mot lägre frekvenser. Kolla nivån vid 100Hz så ser man. Det är det klassiska baffelsteget som visar sig. lägre frekvenser får inget stöd från halvrymden av den oändliga baffeln utan får jobba mot impedansen av en helrymd istället.

Jodå, det är jag med på. Men skillnaden jag syftar på är maxnivån (SPL) mellan FEM-simuleringen och Basta!-simuleringen.

Svante: Beräknas nivån i Basta! på avståndet 1m?
EDIT: Det ställde man ju in i Baffle designer ser jag nu.

Jag kan inte "slå på" baffeldiffraktionen eftersom jag inte har betalversionen (sorry... ).

/Anton

[Svante]

Jag kan inte "slå på" baffeldiffraktionen eftersom jag inte har betalversionen (sorry... ).

Du kan ju alltid fuska och ta kurvan baffle driver step och lägga ihop den med responsen. Om du exporterar till textfil på file-menyn så borde du kunna läsa in Bastasimuleringen i Matlab för jämförelse.

[Svante]

Det är 3dB skillnad över hela frekvensspektrat, det borde väl inte ha med baffelsteget att göra?

Kan det vara så att du antar att cone excursion i Basta! är toppvärde? Det är effektivvärde.

[onni]

Det är 3dB skillnad över hela frekvensspektrat, det borde väl inte ha med baffelsteget att göra?

Kan det vara så att du antar att cone excursion i Basta! är toppvärde? Det är effektivvärde.

Aha! Petar in det imorgon

/Anton

[luminous]

Som sagt, Onni, mycket läsvärd tråd. Skulle vara intressant att se vad baffelns form har för inverkan när högtalaren sitter i en waveguide.

Tack! Ditt program var faktiskt en av anledningarna till att jag började titta på simulering av akustik med FEM-program Mitt vardagsrum är nämligen långt från rektangulärt (sitter ihop med kök, hall, trappa, del av övervåning...). Jag har försökt köra lite simuleringar, men får så enorma toppar och dalar med hårda väggar och jag har inte hittat några bra data för gipsväggar, har du?

Waveguide kan jag nog kika på lite senare, priolistan ser ut såhär just nu:

1. Baffelformer med ett element.
2. Baffelformer två element och definierade SPL-kurvor för varje (från Basta! kanske?).
3. Olika former av dämpning i ett rum, högtalarplacering (alltså liknande ditt program, fast med mer inställningsmöjligheter).

/Anton

Kul att mitt program inspirerade dig. Jag har experimenterat lite med Comsol innan, det kändes ganska lättanvänt trots att jag inte är så insatt i matematiken bakom men det hade definitivt hjälpt att förstå mer om FEM och alla begrepp som används kring lösning av FEM problem. Har du studerat teorin bakom?

[Harryup]

Skiljer sig diffraktionen om det är ett kortslagigt eller långslagigt element?

mvh/Harryup

[Svante]

Skiljer sig diffraktionen om det är ett kortslagigt eller långslagigt element?

mvh/Harryup

Nej, den uppstår vid lådans kant (eller böjda ytor) och har alltså inget att göra med hur långt konen kan slå. Möjligen har lång- och kortslagiga element olika upphängningar som kanske kan ge lite olika diffraktion, men det lär inte bli mycket skillnad. Störst lär skillnaden bli högst uppe i diskanten, att det blir lite reflexer från baselementets upphängning när diskantens ljud når dit. Men effekten är som sagt mycket liten.

[onni]

Som sagt, Onni, mycket läsvärd tråd. Skulle vara intressant att se vad baffelns form har för inverkan när högtalaren sitter i en waveguide.

Tack! Ditt program var faktiskt en av anledningarna till att jag började titta på simulering av akustik med FEM-program Mitt vardagsrum är nämligen långt från rektangulärt (sitter ihop med kök, hall, trappa, del av övervåning...). Jag har försökt köra lite simuleringar, men får så enorma toppar och dalar med hårda väggar och jag har inte hittat några bra data för gipsväggar, har du?

Waveguide kan jag nog kika på lite senare, priolistan ser ut såhär just nu:

1. Baffelformer med ett element.
2. Baffelformer två element och definierade SPL-kurvor för varje (från Basta! kanske?).
3. Olika former av dämpning i ett rum, högtalarplacering (alltså liknande ditt program, fast med mer inställningsmöjligheter).

/Anton

Kul att mitt program inspirerade dig. Jag har experimenterat lite med Comsol innan, det kändes ganska lättanvänt trots att jag inte är så insatt i matematiken bakom men det hade definitivt hjälpt att förstå mer om FEM och alla begrepp som används kring lösning av FEM problem. Har du studerat teorin bakom?

Ärligt talat så har jag (hyffsat) bra koll på programmet och FEM, men inte matten för just Helmholtz-ekvationen (som COMSOL löser). Jag har pluggat strukturmekanik och termodynamik, inte så mycket ljud och vibrationer.

/Anton

[onni]

Här kommer resultat för rätblockslådan med 25 mm rundning av hörnen (jämfört med skarpa hörn)!

Såhär ser det ut On-axis och 15 grader off både vertikalt och horisontellt:

Blå är alltså on-axis, röd 15 grader vertikalt och grön 15 grader horisontellt. Heldragna linjer är för skarpa hörn och streckade linjer för 25 mm rundning.

Eftersom figuren är lite grötig kommer här en zoom på området mellan 1 kHz och 1 kHz:


Klart och tydligt gör rundnigen nytta, den dämpar både dalar och toppar. Resultatet är en jämnare frekvensgång där man mellan 800 och 20 kHz får diffraktionsstörningar på ±0.78 dB istället för ±1.26 dB (on-axis).

/Anton

EDIT1: Nu på rätt ställe... Alltså i tråden och inte som en ny tråd.

[paa]

Kör du motsvarande med 45 graders faser också?

[onni]

Kör du motsvarande med 45 graders faser också?

Japp, den är igång. Blir väl klar imorgon
Körtiden för simuleringen (körde allt i ett svep från 50 till 6000 Hz) tog 13 timmar.

/Anton

[Andren]

Kör du motsvarande med 45 graders faser också?

Japp, den är igång. Blir väl klar imorgon
Körtiden för simuleringen (körde allt i ett svep från 50 till 6000 Hz) tog 13 timmar.

/Anton

Hej!

Jag sitter på en dator med comsol, så vill du ha lite beräkningshjälp så kan det kanske gå att ordna. Var ett tag sedan jag pillade med programmet, så jag är lite ringrostig, men iaf :)

När modellen ändå är färdig, så ska det väl ändå vara att trycka på "play" :)

[Nattlorden]

Har aldrig jobbat med FEM-analys, så här kommer en potentiellt dum fråga... Kan man köra baklänges? Dvs om man visst hur man vill ha spridningen, kan man räkna fram hur låda skall se ut?

[onni]

Här kommer en direkt jämförelse av skarpa, fasade och rundade hörn där rundningen och fasningen är 25 mm.




Lådan är som tidigare 160x419x259 med elementet mitt på sidan som är 160*419. Det ser ut såhär:

Med fasade kanter.

EDIT1:
Som synes är de fasade kanterna bäst i jämförelsen. Mellan 800 och 20 kHz fås diffraktionsstörningar på ±0.53 dB (fasat) ±0.78 dB (rundat) och ±1.26 dB (skarpt) on axis..

[onni]

Kör du motsvarande med 45 graders faser också?

Japp, den är igång. Blir väl klar imorgon
Körtiden för simuleringen (körde allt i ett svep från 50 till 6000 Hz) tog 13 timmar.

/Anton

Hej!

Jag sitter på en dator med comsol, så vill du ha lite beräkningshjälp så kan det kanske gå att ordna. Var ett tag sedan jag pillade med programmet, så jag är lite ringrostig, men iaf :)

När modellen ändå är färdig, så ska det väl ändå vara att trycka på "play" :)

Jodå, så är det, om man har de moduler som krävs (acoustics module i det här fallet).

Nattlorden: Njah, riktigt så enkelt är det tyvärr inte. Det går att köra optimeringar (om man har den modulen) genom att variera satta parametrar och kräva att frekvenssvaret i en viss punkt ska bli så lik som möjligt ett givet frekvenssvar. I 3D innebär det dock väldiga beräkningar...

/Anton

[Nattlorden]

Nattlorden: Njah, riktigt så enkelt är det tyvärr inte. Det går att köra optimeringar (om man har den modulen) genom att variera satta parametrar och kräva att frekvenssvaret i en viss punkt ska bli så lik som möjligt ett givet frekvenssvar. I 3D innebär det dock väldiga beräkningar...

ok.
Förutom huvudproblement att veta exakt vilket strålningsmönster man önskar då....

[Kraniet]

något som jag saknar(ja förutom kantsimulering) i Edge är möjligheten att simulera inverkan från andra element.

Har ett projekt just nu där jag simulerade i Edge och satte diskanten offaxis för att mildra diffraktionseffekter. Men det uppmätta resultatet blev en 5-6dB peak vid 3kHz som jag inte räknat med! Diskanten sitter väldigt nära en 8 tums bas. Förutsatt att edge visar "verkligheten" så är den enda förklaring jag kan se att det är baselementets närvaro som orsakar problemet.
Har tyvär inte experimenterat mer med den frågan.

En annan sak ang off-axis placering i horisontalled. Det är inte så trevligt som man kan tro. Frekvensgången blir ju olika beroende på vilken sida av lådan man mäter. Nånting som löser problemet åt ena hållet kan bidra med problem åt andra hållet.

Högtalaren ovan modellerades först efter att mäta bra i ca 15gr vinkel på den sidan som diskanten sitter närmast kanten. Men on-axis fick då en peak medan off-axis åt andra hållet såg än värre ut. Inte så behagligt.
Lösningen har jag inte kommit fram till än annat än att filtret fick ett rcl-filter för att ta ned peaken runt 3khz. Vilket förstås får som effekt att frekvensgången i den tänkta riktningen får en väldigt kraftig dal runt det tänkta området och frekvensgången off-axis mot "utsidan" av lådan har den rakaste frekvensgången. "Energikurvan" blir ju något sånär rak med en liten sänkning runt 3kHz, men som helhet kanske det inte är en så eftertraktad lösning..

Men möjligheten att simulera ett mer komplext samband med flera element (med kongeometri) och kantavslut vore väldigt intressant. Antar det blir ett lite komplicerat program dock.

[onni]

något som jag saknar(ja förutom kantsimulering) i Edge är möjligheten att simulera inverkan från andra element.

Har ett projekt just nu där jag simulerade i Edge och satte diskanten offaxis för att mildra diffraktionseffekter. Men det uppmätta resultatet blev en 5-6dB peak vid 3kHz som jag inte räknat med! Diskanten sitter väldigt nära en 8 tums bas. Förutsatt att edge visar "verkligheten" så är den enda förklaring jag kan se att det är baselementets närvaro som orsakar problemet.
Har tyvär inte experimenterat mer med den frågan.

En annan sak ang off-axis placering i horisontalled. Det är inte så trevligt som man kan tro. Frekvensgången blir ju olika beroende på vilken sida av lådan man mäter. Nånting som löser problemet åt ena hållet kan bidra med problem åt andra hållet.

Högtalaren ovan modellerades först efter att mäta bra i ca 15gr vinkel på den sidan som diskanten sitter närmast kanten. Men on-axis fick då en peak medan off-axis åt andra hållet såg än värre ut. Inte så behagligt.
Lösningen har jag inte kommit fram till än annat än att filtret fick ett rcl-filter för att ta ned peaken runt 3khz. Vilket förstås får som effekt att frekvensgången i den tänkta riktningen får en väldigt kraftig dal runt det tänkta området och frekvensgången off-axis mot "utsidan" av lådan har den rakaste frekvensgången. "Energikurvan" blir ju något sånär rak med en liten sänkning runt 3kHz, men som helhet kanske det inte är en så eftertraktad lösning..

Men möjligheten att simulera ett mer komplext samband med flera element (med kongeometri) och kantavslut vore väldigt intressant. Antar det blir ett lite komplicerat program dock.

Intressant! Det här är sådant som jag hoppas kunna ge mig på att simulera Jag planerar inför ett bygge där lådan ska in i ett fack i en bokhylla som är 335*335 mm (http://www.faktiskt.se/modules.php?name ... ic&t=57186). Eftersom att det är två element som behöver sitta i baffeln kommer de hamna asymmetriskt, alltså riskerar jag liknande problem som du stött på.

/Anton

[onni]

Nu har jag kört med en fasning på 12.5 mm, som är rimligare att en vanlig hemmapulare har tillgång till. Resultaten jämförs med 25 mm fasning samt skarpa hörn. (Övriga mått är samma som tidigare.)





Mellan 800 Hz och 20 kHz fås diffraktionsstörningar på ±0.53 dB för 25 mm fasning, ±0.91 dB för 25 mm fasning och ±1.26 dB för skarpa hörn (on-axis).

Oväntat stor förbättring att köra 25 mm fasning jämfört med 12.5 mm fasning.

/Anton

[paa]

Dubbelpost.

[Fjonkalicious]

*applåder*

[paa]

Nu har jag kört med en fasning på 12.5 mm, som är rimligare att en vanlig hemmapulare har tillgång till. Resultaten jämförs med 25 mm fasning samt skarpa hörn. (Övriga mått är samma som tidigare.)





Mellan 800 Hz och 20 kHz fås diffraktionsstörningar på ±0.53 dB för 25 mm fasning, ±0.91 dB för 25 mm fasning och ±1.26 dB för skarpa hörn (on-axis).

Oväntat stor förbättring att köra 25 mm fasning jämfört med 12.5 mm fasning.

/Anton

Lysande, bland det intressantaste på länge!

[Svante]

Har ett projekt just nu där jag simulerade i Edge och satte diskanten offaxis för att mildra diffraktionseffekter. Men det uppmätta resultatet blev en 5-6dB peak vid 3kHz som jag inte räknat med! Diskanten sitter väldigt nära en 8 tums bas. Förutsatt att edge visar "verkligheten" så är den enda förklaring jag kan se att det är baselementets närvaro som orsakar problemet.

Hmm, om man skulle tänka högt här en stund...

Man skulle ju kunna gissa på att det är nedre delen av baselementet som fungerar som en reflektor framåt. 3 kHz motsvarar en våglängd på 10 cm, en 8" bas har en radie på 10 cm, reflektorn kommer att finnas kanske 15-25 cm ifrån diskanten, med lite korg och diskantplatta. Det skulle vara två våglängder då för konstruktiv interferens.

Men å andra sidan, för att få 6 dB måste reflexen vara lika stark som direktsignalen, och det blir den knappast om den inte fokuseras av reflektorn. Nu är reflektorn konkav så det kan mycket väl hända på något (nära) avstånd. Kanske miken hamnade mitt i brännpunkten för reflexen. Frågan blir då om toppen finns i fjärrfältet.

Hursomhelst, sättet att ta reda på om det är baselementets geometri som fattas är väl att plugga baselementets hål och göra en ny mätning. Det borde duga med att plocka ur elementet och sätta dit en wellpappskiva eller två, så att försänkningen av baselementet fylls ut.