Portoptimering bortom radier

[martinsson]

Jag funderar på om där finns någon form som kan skalas och tillämpas för att få ett resultat som är bättre än vad radier erbjuder i ändarna på en basreflex port?

en funktion tex, som nedan (som ett exempel endast) som vi DIY'ers kan försöka återskapa i våra byggen, detta kommer givetvis vara en kompromiss, men kanske en bättre sådan än en vanlig radie, vad tror ni?

[I-or]

Port D nedan har en optimal form för en cirkulär port:

Bezzola port.png (38.95 KiB) Visad 1320 gånger

https://www.comsol.com/paper/download/6 ... _paper.pdf


Den optimala formen för en slitsport finner man här:

viewtopic.php?p=2182347#p2182347

[schmutziger]

Det här är ju lite intressant, hur ska man förhålla sig till andra Dc än 59mm?
Eller är det bara så enkelt att här 'r det en avhandling där de optimerar järnet för Dc 59mm, 3:1 aspect, Fh 40Hz och inte så mycket annat?
Annars:
Ska man välja den diameter som uppfyller 3:1 bäst eller ska man interpolera från De/Dc om man väljer större, eller bara välja 59mm diameter i lämpligt antal?
En normal aspect i en baslåda ligger över 3:1, 4:1 rätt ofta eller?
Står inget i pdf:en om längre.
man ser är ju att De,Rb blir större ju större aspecten är. i 59mm fallet inte i 57

[I-or]

Att det bara är portar med förhållandet 3:1 och 4:1 som behandlas i rapporten behöver man inte bry sig om. Formen på expansionen är det avgörande. Det går av samma anledning bra att skala upp portarna till lämplig tvärsnittsarea och avstämningsfrekvensen har ingen inverkan på den optimala formen (den ingår inte i Bezzolas beräkningsmetod).

Det blir dock inga gigantiska skillnader med typiska musiksignaler förutsatt att man får till formen någorlunda. För att tokoptimera lär man behöva FEM-beräkna med givna dimensioner, men detta är knappast nödvändigt för GDS:aren.

[martinsson]

Detta är ju guld värt, tack I-or, vad man skulle vilja ha är ju en form av dimensioneringsstöd / guide för hur man ska tillämpa det.

Jag missade att i mitt första inlägg berätta att jag var ute efter den profil som kan/ska användas för slitsportar endast, mkt lättare att forma än ett cirkulärt tvärsnitt för en hemmabyggare.

Här är ett lite snabbt (och säkerligen bristfälligt) förslag för hur detta skulle kunna se ut för en slitsport:

1. Definiera en konstant area port map. area och längd som möter partikelhastighets kriteriet <30m/s (exempelvis) för den önskade avstämningen (hornresp/basta/annat)
2. Dimensionera portens area (b x h) där h är det minsta måttet (här finns säkerligen ett ratio eller en dimension på h som ger mest fördelar men det ska ju vara byggbart i låda också)
3. Applicera den ändgemoetri som stämmer för denna dimensionering av h (15 grader, 2x h i mynningen + så stora radier du kan map. materialtjocklek)

Skulle de vara möjligt att göra en liknande (bättre) instruktion/guide och därigenom få ett bättre resultat än vanliga radier och mkt bättre resultat än skarpa avslut.
(dock aningens sämre än tokoptimerat a'la navier stokes? vem orkar med det, lathet är drivkraften här

Här är ett exempel där jag tillämpat ovan nämnda "optimering" jämfört med kosntant area port så man ser den geometriska skillnaden för detta fall.

[paa]

Porten bör expandera på samma sätt på insidan som på utsidan av lådan.

[martinsson]

Paa - Tänkte så också, det lite underliga är att när man simulerar det kan man se skillnader i partikelhastighet mellan de två sidorna på porten där sidan som är i lådan visar lägre, ibland avsevärt lägre partikelhastigheter, detta kan ju förstås var ett fel från min sida, ska se om jag kan komma med ett exempel, det värsta som kan hända är ju att jag lär mig något menar jag

I mitt exempel var jag lat och ritade bara mynningssidan, detta för att se hur det växlar ut i ett specifikt fall, något måste givetvis göras på andra sidan också, samma möjligen (troligen) vilket ger ett lite konstigt utseende på porten som helhet sett, väldigt liten sträcka med konstant area exempelvis, detta kanske inte är ett bekymmer då luftmassan delvis är dimensionerande.

Det för mig in på nästa fråga, vad är egentligen dimensionerande när man kliver bort från konstant area, längden är ju densamma (eller kanske nära nog densamma givet fysisk portlängd och verksam portlängd) som för en konstant area port, men massan luft ökar ju i porten när man formar ändarna på detta vis, hur påverkar det tro?

vidare på ämnet undrar jag om där finns något att beakta när det kommer till bredd och höjd förhållande för slitsport bär man tillämpar en profil som den visad i mitt exempel, ta extremexemplet kvadratisk tvärsnittsyta, är 15 grader och dubbla höjden/bredden fortfarande giltigt då, om man i sådant fall formar porten i endast en riktning, och dessutom gör detsamma på båda sidor, så borde man ju kunna hamna i ett ganska konstigt läge tänker jag (ursäkta flummeriet, ni kan bortse ifrån detta om det har litet värde för ämnet i fråga).

[I-or]

För ett monsterelement som BMS 18N862 bör man ha mer än en port för att öka den totala slitsbredden och det går förstås att expandera öppningen till 3 gånger den konstanta porthöjden också. Portens gränshastighet gäller i mynningarna och i den konstanta delen av tvärsnittet kan strömningshastigheten vara flera gånger högre. Det rekommenderas därför att göra porthöjden betydligt lägre. Detta får även fördelen att de vinklade sektionerna blir flera gånger kortare.

Dessutom bör man inte göra utstickande kanter om detta kan undvikas utan låta porten vara i liv med baffeln. Den undre kanten på baffelmynningen bör också förses med en radie.

15-gradersexpansionen gäller alltid och antingen expanderar man porten på båda sidor eller bara på den ena sidan (den tokoptimerade portformen är förstås krökt hela vägen). För avstämningen får man beräkna en genomsnittlig tvärsnittsarea som gäller för hela portlängden.

[paa]

Men om bara ena sidan av porten expanderar så kommer luften i andra sida nå betydligt högre hastighet och bilda avlösningsvirvlar som blockerar flödet.

[Maarten]

Borde inte den den mest utrymmesbesparande och optimerade lösningen vara skiktad slitsport mha tunna plåtskivor och endast rundning av yttre väggar enligt Bezzola/I-or?
Eftersom plåten är tunn, kommer diskontinuitet i flöde mellan skikten inte att uppstå, vilket annars skulle skapat turbulens? Därmed inget behov av radie/rundning av mellanliggande skikt. Detta samtidigt som den ökade skiktningen leder till större friktion och mindre risk för virvelbildning?

[I-or]

Flödet ser ut som i bilden nedan för en optimerad konstruktion med enkelsidig expansion. Problem kan speciellt för låga avstämningsfrekvenser uppstå kring avslutningen för den yttre portväggen (halvcirkeln nedan). Det kan därför vara klokt att förlänga denna ungefär motsvarande mynningshöjden:

slitsport.png (66.07 KiB) Visad 1036 gånger

(Partikel-/strömningshastighet med isohastighetskurvor)

[paa]

Flödet ser ut som i bilden nedan för en optimerad konstruktion med enkelsidig expansion. Problem kan speciellt för låga avstämningsfrekvenser uppstå kring avslutningen för den yttre portväggen (halvcirkeln nedan). Det kan därför vara klokt att förlänga denna ungefär motsvarande mynningshöjden:

slitsport.png

(Partikel-/strömningshastighet med isohastighetskurvor)

Men detta visar ju inte något för andra änden av porten, annat än att hastigheten är hög där.

[tordnilsson]

Det borde väl bli bra om man gör den inre portöppningen likadan / snarlik som den yttre öppningen i bilden ovan ?

[I-or]

Det stämmer. Den inre portmynningen är betydligt enklare att få till eftersom det inte blir någon kant där (lådväggen fortsätter utanför mynningen).

[I-or]

Borde inte den den mest utrymmesbesparande och optimerade lösningen vara skiktad slitsport mha tunna plåtskivor och endast rundning av yttre väggar enligt Bezzola/I-or?
Eftersom plåten är tunn, kommer diskontinuitet i flöde mellan skikten inte att uppstå, vilket annars skulle skapat turbulens? Därmed inget behov av radie/rundning av mellanliggande skikt. Detta samtidigt som den ökade skiktningen leder till större friktion och mindre risk för virvelbildning?

Det som du beskriver är ledskenor (guide vanes). Dessa brukar användas i t.ex. pumpar för att styra ett mer eller mindre turbulent flöde i problematiska områden.

Problemet är i det här fallet dock inte diskontinuitet centralt i flödet, utan att det blir risk för separation och virvelbildning i periferin när hastigheten inte är konstant över porttvärsnittet. Möjligen skulle man kunna låta ledskenorna följa krökningen hela vägen ut i öppningen, men det är mycket enklare att göra en tokoptimerad, symmetrisk, form.

Att via tunna skikt öka de viskösa gränsskiktsförlusterna kostar effektivitet och påverkar förstås inte flödet i mynningarna, där ledskenorna slutar.

[martinsson]

Ursäkta tystnaden från min sida här, lite fullt upp med annat, men detta är högintressant och betydelsefullt, att man med relativt enkla tilltag kan göra stor skillnad för resultatet är ju mkt värdefullt, jag ska försöka sätta ihop en liten guide, eller instruktion som är relativt lätt att föja baserat på det som kommit fram här när tiden är med mig.

Följer hur tråden utvecklar sig, jätteintressant!

[martinsson]

Är vi närmare eller har jag missat något väsentligt?

[Calleberg]

10mm kan porten absolut vara. 7mm är det minimum som presenterats förut. Är 2 gånger höjden det man bör sikta på i öppningen? Känns inte som det vore dåligt om den fortsatte expandera egentligen.

[I-or]

Ja, under sådär sådär 7 mm börjar gränsskiktsförlusterna att öka snabbt. Det är dock en fördel att minimera porthöjden av flera skäl. Man kan expandera höjden till mer än 2h och om man orkar så kan man kröka expansionen hela vägen. Med en rak sektion så är nog det bästa att sikta på ca 10 graders expansionsvinkel.

Det luriga är den raka lådväggen som helst bör förlängas en aning eller förses med en minibaffel vid mynningen: viewtopic.php?p=2303346#p2303346

[Calleberg]

Ja, under sådär sådär 7 mm börjar gränsskiktsförlusterna att öka snabbt. Det är dock en fördel att minimera porthöjden av flera skäl. Man kan expandera höjden till mer än 2h och om man orkar så kan man kröka expansionen hela vägen. Med en rak sektion så är nog det bästa att sikta på ca 10 graders expansionsvinkel.

Det luriga är den raka lådväggen som helst bör förlängas en aning eller förses med en minibaffel vid mynningen: viewtopic.php?p=2303346#p2303346

Jag har nåt sånt på gång... minhöjden är 10 mm, Bredden är 150mm, längden blev nog 480... En rak sida, en svängd hela vägen... Inneröppningen dryga 20mm med en liten baffel. Ytteröppningen dryga 30mm med problematisk? närhet till elementet och avsaknad av den där "spoilern". Kan klämma några bilder imorrn. Fredagsgrogg nu

[paa]

Är vi närmare eller har jag missat något väsentligt?

När det gäller radierna skulle jag vilja påstå att radierna mellan raka delen i mitten och vinklade delarna absolut ska vara så stora som möjligt men att för radierna vid slutet av de vinklade delarna gäller andra förutsättningar. För stor radie där ökar möjligheten för att avlösningsvirvlarna skall kunna bildas vilket minskar portens kapacitet, men ingen eller för liten radie ger vissel eller väsande missljud vid höga flöden. Roozen kom väl fram till att 5 mm radie var optimalt som slut-radie mot baffel och innerbaffel på de testportar han jobbade med (i och för sig ganska små), och jag är inte säker på hur det skalar vid andra portstorlekar, men jag gissar att det funkar bra nog med 5mm i alla fall.
Area-förhållandet på 2 mellan portens slut-area och mitt-area ser lite väl försiktig ut kan jag tycka, man kan väl sikta på närmare 3 i alla fall, det skulle ju öka portens kapacitet? Då helst genom att göra raka mittdelen kortare och de vinklade delarna länge, dock inte genom att ge dem större vinkel.

[Calleberg]

Är vi närmare eller har jag missat något väsentligt?

När det gäller radierna skulle jag vilja påstå att radierna mellan raka delen i mitten och vinklade delarna absolut ska vara så stora som möjligt men att för radierna vid slutet av de vinklade delarna gäller andra förutsättningar. För stor radie där ökar möjligheten för att avlösningsvirvlarna skall kunna bildas vilket minskar portens kapacitet, men ingen eller för liten radie ger vissel eller väsande missljud vid höga flöden. Roozen kom väl fram till att 5 mm radie var optimalt som slut-radie mot baffel och innerbaffel på de testportar han jobbade med (i och för sig ganska små), och jag är inte säker på hur det skalar vid andra portstorlekar, men jag gissar att det funkar bra nog med 5mm i alla fall.
Area-förhållandet på 2 mellan portens slut-area och mitt-area ser lite väl försiktig ut kan jag tycka, man kan väl sikta på närmare 3 i alla fall, det skulle ju öka portens kapacitet? Då helst genom att göra raka mittdelen kortare och de vinklade delarna länge, dock inte genom att ge dem större vinkel.

Medhåll 100%

[martinsson]

Jättebra input, tack, jag uppdaterar allt eftersom ny eller tweakad info kommer in, betänk bara att det ska vara så långt som möjligt allmängiltigt, det måste vara en välavägd kompromiss som ska kunna tillämpas brett, så specifika falls optimeringar kanske får stå tillbaka lite till förmån för att flertalet ska få något lite bättre.

Men kör på som sagt, detta är kalas, vi får försöka enas så gott det går, många skarpa hjärnor här.

[paa]

Om man tittar på Bezzolas port så ser man att "ändradien" (sett genom tvärsnittet) minskar ju närmare öppningen man kommer, ungefär som hos ett tractrix-horn, även om de inte är exakt lika. Att "radien" minskar närnare portens slut beror säkert på detta att inte virvlarna ska skapas.
I denna lättbyggda version av optimerad slitsport så är nog detta med 15 graders vinkel och 5 mm ändradie, samt 3 gångers areaförhållande mellan öppning och mitt-tvärsnitt en väldigt användarvänlig appoximation av Bezzolas port. Frågan är hur nära man kommer när det gäller funktionen?
Jag kan till och med tänka mig att slitsporten som beskrivs i denna tråd kan vara bättre än Bezzolas port, vilken har runt tvärsnitt, pga just slitsens fördelar!

[martinsson]

Funderar på om vi ska revidera förslaget till 10graders expansion, det har ju nämnts ett par gånger nu, likaså kanske vi skulle revidera h-relationen samt sätta lite siffror på avslutsradier?

Eller har jag missförstått något? Upplevde det som att vi var hemma med 2xh och 15grader, men kan vi göra det bättre så ska vi givetvis göra det.

[petersteindl]

Port D nedan har en optimal form för en cirkulär port:

Bezzola port.png

https://www.comsol.com/paper/download/6 ... _paper.pdf


Den optimala formen för en slitsport finner man här:

viewtopic.php?p=2182347#p2182347

Går det att göra dylik optimering som D, men för en slitsport? Det innebär en plan ljudvåg vid mynningen om jag förstått saken rätt.

[paa]

Funderar på om vi ska revidera förslaget till 10graders expansion, det har ju nämnts ett par gånger nu, likaså kanske vi skulle revidera h-relationen samt sätta lite siffror på avslutsradier?

Eller har jag missförstått något? Upplevde det som att vi var hemma med 2xh och 15grader, men kan vi göra det bättre så ska vi givetvis göra det.

Roozen anger att en port med cirkulärt tvärsnitt bör ha max 6 graders vinkel mellan centrum och väggens periferi ut mot ändarna, men om man lägger hela denna rymdvinkeln på en plan sida, så blir det väl mer än 15 grader?
Bezzola talar sig varm för 3 gångers areaförhållande mellan öppning och mitt-tvärsnitt, vad talar för att 2 gånger vore ett bättre förhållande, om man nu har plats för en tillräckligt lång port för att uppnå detta med 15 grader?
Fast ett areaförhållande på 2 är naturligtvis en jättestor förbättring även det, jämfört med en jämntjock port, jag hamnade ju ungefär där med mina sub-lådor.
För övrigt kopierar jag in detta från ett gammalt inlägg jag gjort tidigare på Faktiskt:
Jag märker fördelen med element som kan ha portavstämning närmare 20 Hz i stället för vid drygt 30 Hz.
Det blir då i praktiken nästan inga blåsljud i porten när man spelar, det är ju väldigt få instrument som har toner under 30 Hz.

[I-or]

Roozen var inte speciellt exakt när det gäller den optimala formen. Bezzola simulerar sig via FEM mycket elegant fram till hur den ska se ut för cirkulära portar.

Man kan förstås expandera mynningsarean 10x om man vill, men i normalfallet räcker det med ca 3x (ca 2,5x-3x i bilderna nedan).

Optimal portform för en slitsport med enkelsidig expansion ser ut som nedan:

slitsport.png (66.07 KiB) Visad 458 gånger

(Partikelhastighet med isohastighetskurvor.)


Optimal portform för en slitsport med dubbelsidig expansion ser ut som nedan:

tokopt.png (54.21 KiB) Visad 458 gånger

(Partikelhastighet med isohastighetskurvor.)

Som synes handlar det om en inledningsvis mycket stor krökningsradie som alltmer övergår i en liten dito.

[Calleberg]

Jag märker fördelen med element som kan ha portavstämning närmare 20 Hz i stället för vid drygt 30 Hz.
Det blir då i praktiken nästan inga blåsljud i porten när man spelar, det är ju väldigt få instrument som har toner under 30 Hz.

Exakt så, Det som kan se lite tveksamt ut och på gränsen när man sitter och simulerar, ofta dessutom vid elementets angivna maxeffekt är under verkliga förhållanden i de allra flesta fall med bred marginal tillräckligt bra, speciellt om portavstämmningen är låg.

[martinsson]

Jag kollade på (ritade upp) 10 graders expansion och 3x h och jag ser jag praktiska svårigheter med detta då de expanderade sektionernas längd ökar så markant att längden av den sektion utan expansion helt försvinner eller tom. att de expanderande sektionerna överlappar varandra, alternativt att det driver portlängden bortom rimliga gränser sett till tvärsnittsarean (avstämningen påverkas).

I vissa fall kan inte ens två portar ta hem detta så det givna sättet att angripa detta blir att minska h för sektionen utan expansion så mkt som möjligt (>7mm) samt öka portens bredd så mkt som då behövs för att hämta hem arean i förhållande till längden (avstämningen), bekymret som följer på detta blir då istället att slitsportens bredd (eller höjd) driver lådans mått på ett vis som endas Salvador Dali skulle känna sig bekväm med.

Vad jag vill ha sagt är att risken för praktiska svårigheter ökar markant med minskad expansionsvinkel och ökat h-förhållande för mynningen, men detta kanske är vad som krävs i denna förenklade modell, frågan jag vill ställa är hur avgörande det är med exakt dessa förutsättningar, finns här utrymme för vidare kompromisser givet användbarheten?