Design av böjd slitsport

[Kraniet]

Jag har ett behov av en slitsport som är böjd för att passa i lådan.
Arean jag söker är ca 107 cm2. dvs 4x26,75 cm och längden 45cm

Enklast är ju att göra en port av 1/4 cirkel. Men jag skulle även vilja ha att porten expanderar ut mot ändarna.
Men hur löser man det rent praktiskt.

En tanke jag hade var att utgå ifrån en port som är 40mm hög med en innerradie på 266mm men att låta den yttre radien vara 40mm på mitten och expandera ut till 60 mm i ändarna. Dvs en cirkel med en annan radie helt enkelt. Sen avrundar jag kanterna i mynningarna med 5mm radie eller nåt liknande.

Men hur räknar man på vad den effektiva arean är? Om jag utgår ifrån en rak port med 40mm höjd, hur hög ska då porten som expanderar mot ändarna vara?
Har jag skapat en jämnt expanderande port genom att använda två olika radier enligt ovan?
Förslag på förbättringar?

Bifogad bild kanske gör det enklare att förstå vad jag menar.

[I-or]

Du skulle med fördel kunna expandera portarean mer och snabbare närmare ändarna (ca 7 graders konstant expansion per sida fungerar bra och är enkelt att få till, sista decimetern eller så med denna vinkel blir ganska lämpligt här) även om någorlunda platta slitsportar allmänt sett är mindre känsliga för turbulens än cirkulära dito p.g.a. mer gynnsamma värden för Reynolds tal och Strouhals tal. Det fungerar bra att utgå ifrån medelvärdet för tvärsnittsarean längs hela portlängden. Glöm inte en minibaffel på insidan.

[paa]

Min subwoofer är på 67 liter, och har böjd slitsport.
Som jämförelse så är det dessa mått som gäller för min låda:
Porten är 408 mm lång, 38 mm tjock och 300 mm bred i ändarna och 136 mm bred på mitten.
Detta ger en avstämning på 23 Hz.
Se vidare:
viewtopic.php?p=2121982

[Kraniet]

Du skulle med fördel kunna expandera portarean mer och snabbare närmare ändarna (ca 7 graders konstant expansion per sida fungerar bra och är enkelt att få till, sista decimetern eller så med denna vinkel blir ganska lämpligt här) även om någorlunda platta slitsportar allmänt sett är mindre känsliga för turbulens än cirkulära dito p.g.a. mer gynnsamma värden för Reynolds tal och Strouhals tal. Det fungerar bra att utgå ifrån medelvärdet för tvärsnittsarean längs hela portlängden. Glöm inte en minibaffel på insidan.

Ja det kanske är ren överkurs med en expanderande slitsport? Men lite kul att testa ändå tänker jag.

Menar du att det ska expandera ytterligare från den expansion som redan är ritad, eller bör porten vara 4cm hög fram till den punkten där expansionen börjar?

Och att utgår från medeltalet av arean. Det betyder alltså att den ska vara mycket smalare på mitten då.

[Kraniet]

Min subwoofer är på 67 liter, och har böjd slitsport.
Som jämförelse så är det dessa mått som gäller för min låda:
Porten är 408 mm lång, 38 mm tjock och 300 mm bred i ändarna och 136 mm bred på mitten.
Detta ger en avstämning på 23 Hz.
Se vidare:
viewtopic.php?p=2121982

Intressant. Det är utan "mittenfisken"?
Verkar fått till en rejäl mängd ändkorrektion då.

Om jag kikar i basta så ger en port med 57cm2 avstämningen 23 Hz med längden 40,8cm.

Nu vet jag inte riktigt vad medelarean på dina portar blir. Men kanske 17,9x3,8= 68 cm2?
Uppemot ca 20% kortare i så fall.
Det är ju väldigt bra

[Kraniet]

Är det så som Gelecs sub man borde kika på? Alltså den yttre mynningen.



Undrar just varför de gjort sin port asymmetrisk. Den är en väldigt speciell form på den inre sidan också med två skarpa "veck" istället för en jämn kurva. Det har ju utrymmet att göra en symmetrisk port men har valt att avvika från det. Är det något optimeringstänk där?

(En annan sak jag funderar lite över är det att Öhman har pratat om att han dimensionerar porten så att den ska börja överstyras/mättas lagom mycket för att matcha elementets kapacitet.
Jag förstår det som att lådan gradvis övergår till att fungera mer som en sluten låda för att begränsa elementets konrörelse.
Han använder en 100mm port med trattar i sin låda.
Men ett sådant designkriterie är väl smått på omöjligt att uppnå med en slits? Borde bli en väldigt liten slitsport i sånt fall till ett tio tums element i 90 liter låda.)

[Kraniet]

Gjorde en ny variant där jag försökte få till ytterligare expandering efter halva gångvägen.

28mm höjd i mitten och 67mm i ändarna. Ger en medelhöjd på 36,55 mm.
Arean kan jag sedan justera med bredden på porten. Men kanske att man kunde går ner på höjden något till.

Fram till där den öppnar upp ytterligare går det från 28 till 31, sen ökar det från 31 till 67.
Tror det är ganska nära en 7 grader expansion

[I-or]

Den bästa lösningen är att göra höjden konstant fram till ca en decimeter från ändarna och där expandera med ca 7 grader per sida avslutat med en liten radie. Även om detta inte är tokoptimerat, så behöver du i praktiken inte oroa dig för turbulensproblem.

Det ser ut som Genelec har försökt att optimera portgeometrin efter strömningsförhållandena vid in- och utlopp. Jag tror dock inte att deras optimering stämmer riktigt eftersom man inte får så pass asymmetriska geometrier om man utför optimeringen med FEM, vilket jag har gjort för liknande lösningar.

Vad gäller överstyrningsegenskaperna så håller jag inte med om att det är att föredra med någon sorts totalstopp via turbulens. Att få detta att fungera på avsett sätt är i det närmaste omöjligt i praktiken och distorsion/brus uppvisar förstås skyhöga värden även före totalstoppet. Man bör som lyssnare helt enkelt inse att systemet inte klarar så höga nivåer och anpassa sig efter detta. Sedan är det förstås så att porten i princip alltid har betydligt lägre THD än elementet vid alla ljudtrycksnivåer, men problemet kan ibland vara att högre ordningars distorsion och portbrus blir hörbart när signalen maskerar högre frekvenser dåligt. Tydligt hörbar förvrängning kan dock inträffa för elementet också, men då låter det naturligtvis klart annorlunda med typisk dominans av andra- och tredjeton, ibland även med tydliga inslag av fjärde- och femteton (vi undantar effekter av lavindistorsion här, någon sorts kontroll på volymen får man se till att ha).

Hur som helst, en vettigt utformad och stor slitsport ställer inte till det hörbart.

[paa]

(En annan sak jag funderar lite över är det att Öhman har pratat om att han dimensionerar porten så att den ska börja överstyras/mättas lagom mycket för att matcha elementets kapacitet.

Om man tittar på inos sortiment över tid så ser man att portarna har konstruerats om för betydligt större luftflöden på senare år, så jag gissar att det är lite andra optimeringar som gäller numera. Det är infört rundade portändar, och basmodulerna har fler men mindre portar, vilket är gynnsamt för laminärt flöde vid högre ljudtryck osv.

[Kraniet]

Ok. Bra info!

Nej alltså den raka slitsporten jag gjort går ju inte att överstyra alls innan basen börjar låta illa. Så det är väl ganska akademiskt den här tråden
Men varför inte ta chansen att optimera nåt som inte behöver optimeras.
Men det blir ju betydligt enklare att hålla porten konstant fram till där den ska expanderas.

En annan grej jag funderade lite på med slitsport är att man ju ofta använder den för att kunna använda en port med mindre area/volym men det gör ju också att det finns mindre massa i porten. Man vill väl ändå ha en viss massa för att det ska fungera rätt?
Om vi säger vi har ett hälsosamt 10 tums baselement och två olika portar, 50 och 100mm, som inte överstyr vid de ljudtryck man spelar. Bidrar de likvärdigt till ljudet? Den mindre porten har ju i det fallet bara 5% av volymen som den större porten har.

[paa]

Den mindre porten i ditt exempel kommer att ge så mycket högre lufthastighet så att rörelseenergin i den porten blir lika som för den stora.

[MacBruce]

Den bästa lösningen är att göra höjden konstant fram till ca en decimeter från ändarna och där expandera med ca 7 grader per sida avslutat med en liten radie. Även om detta inte är tokoptimerat, så behöver du i praktiken inte oroa dig för turbulensproblem. [...]

Finns det någon "färdig", rolig matte som man kan tillämpa, om man trots allt vill "tokoptimera"?

[Kraniet]

Här är ett papper med comsol-simulering samt lyssningstest av portar. Det är då runda portar med olika trattar/expansion.

https://www.comsol.se/paper/download/67 ... _paper.pdf

Det man ser är att olika expansionsratio ger olika beteende på portar av samma storlek. Lyssningstesterna är också ganska intressanta iom att en port kan föredras på lägre ljudstyrka och en annan på högre.
Så även med portar verkar det va så att en avvägning måste göras mellan olika egenskaper.

I JBLs papper framgår det också att portändar bör se olika ut beroende på om luften går inåt i porten eller ut. Men det är svårt att optimera för i en basreflex där luften måste röra sig åt båda hållen.
https://jahonen.kapsi.fi/Audio/Papers/AES_PortPaper.pdf

Men jag antar att man skulle kunna göra så att den yttre mynningen är optimerad för luft som rör sig utåt. Och att den inre mynningen är optimerad för luft som går in i porten. Missljuden som då blir när luften rör sig åt andra hållet kommer ju då vara inne i lådan där jag antar att hörbarheten är lägre.

Men utifrån testlådan jag byggt med en rak port verkar all sån här optimering vara ganska meningslös. Möjligen är det viktigare mer rejält långslagiga element i små lådor?

[MacBruce]

Här är ett papper med comsol-simulering samt lyssningstest av portar. Det är då runda portar med olika trattar/expansion.

https://www.comsol.se/paper/download/67 ... _paper.pdf

Det man ser är att olika expansionsratio ger olika beteende på portar av samma storlek. Lyssningstesterna är också ganska intressanta iom att en port kan föredras på lägre ljudstyrka och en annan på högre.
Så även med portar verkar det va så att en avvägning måste göras mellan olika egenskaper.

I JBLs papper framgår det också att portändar bör se olika ut beroende på om luften går inåt i porten eller ut. Men det är svårt att optimera för i en basreflex där luften måste röra sig åt båda hållen.
https://jahonen.kapsi.fi/Audio/Papers/AES_PortPaper.pdf

Men jag antar att man skulle kunna göra så att den yttre mynningen är optimerad för luft som rör sig utåt. Och att den inre mynningen är optimerad för luft som går in i porten. Missljuden som då blir när luften rör sig åt andra hållet kommer ju då vara inne i lådan där jag antar att hörbarheten är lägre.

Men utifrån testlådan jag byggt med en rak port verkar all sån här optimering vara ganska meningslös. Möjligen är det viktigare mer rejält långslagiga element i små lådor?

Tack! Tror att jag har "skummat" JBL-papperet men att det "sablades ned" av någon. Skall gå igenom de papper jag har lite noggrannare vid tillfälle.

[Glebster]

Kul tråd!

I min tilltänkta slitsportslösning ser jag tre möjligheter;

1. Rektangulär slitsport med endast avrundade kanter vid utlopp/inlopp
2. Som 1 men med "halva fiskar" på sidorna
3. Som 2 men även med en "hel fisk" i mitten

Förstår att antal kaviteter, tvärsnittsare och därmed avstämning (som också är avhängigt portdjup) och luftflödeskapacitiet påverkas med de olika lösningarna och hoppas på att denna tråd kan koka ner till lite handfasta praktiska råd för för- och nackdelar osv.

[Kraniet]

En slitsport fungerar ju bättre ju bredare den är i förhållande till höjden.
Under en viss höjd kommer dock resistiva bidrag att bli allt för stora.

För praktisk tänkbara basreflexportar har jag förstått det som att ca 10-30 mm höjd är ett bra riktmärke beroende på portens bredd.

Men sen är det väl en flytande skala antar jag där en helt kvadratisk med förhållande h:b 1:1 port är sämre än en rektangulär port med förhållande tex 1:10.
En kvadratisk port är väl aldrig att föredra framför en rund port heller.

Har för mig att det sas i den gamla tråden om slitsport att en sådan innebär mest fördelar när den har en höjd max 1/4D av en rund port med samma area.
Så en 10 cm rund port som har arean 78,5 cm2 bör omsättas till en slitsport som maximalt har höjden 2,5cm (bredd 31,4cm)

[Glebster]

När jag dimensionerade min tilltänkta slitsport till en tiotumsbas utgick jag ifrån ett fyratumsrör (ca 80cm2) och fick därigenom dimensionerna 14x580x450mm (bxhxd) för en avstämning på 22Hz.

Spontant känns det som att jag medels två halvfiskar skulle kunna få ner avstämningen ytterligare någon Hz utan att riskera en flödesförsämring. Paa tog det ytterligare ett steg genom att även ha en mittfisk men det känns spontant fel, vet dock inte varför...

[paa]

Min subwoofer är på 67 liter, och har böjd slitsport.
Som jämförelse så är det dessa mått som gäller för min låda:
Porten är 408 mm lång, 38 mm tjock och 300 mm bred i ändarna och 136 mm bred på mitten.
Detta ger en avstämning på 23 Hz.
Se vidare:
viewtopic.php?p=2121982

Intressant. Det är utan "mittenfisken"?
Verkar fått till en rejäl mängd ändkorrektion då.

Om jag kikar i basta så ger en port med 57cm2 avstämningen 23 Hz med längden 40,8cm.

Nu vet jag inte riktigt vad medelarean på dina portar blir. Men kanske 17,9x3,8= 68 cm2?
Uppemot ca 20% kortare i så fall.
Det är ju väldigt bra

Nej, det är med mittenfisken, det är alltså två öppningar på mitten av (dubbel)porten som är 68 mm breda, dvs 136 mm tillsammans.

[paa]

Här är ett papper med comsol-simulering samt lyssningstest av portar. Det är då runda portar med olika trattar/expansion.

https://www.comsol.se/paper/download/67 ... _paper.pdf

Det man ser är att olika expansionsratio ger olika beteende på portar av samma storlek. Lyssningstesterna är också ganska intressanta iom att en port kan föredras på lägre ljudstyrka och en annan på högre.
Så även med portar verkar det va så att en avvägning måste göras mellan olika egenskaper.
...

Jag ser inte att de provat olika kantradier (blend radius), utan gjort alla prov med 15 mm kantradie.
Varifrån har de fått att detta skulle vara optimalt, så att det inte behöver undersökas mer, står det någonstans i litteraturhänvisningarna, eller?
Arbetet är gjort åt Samsung i USA, är det så Harman International heter nuförtiden?

[I-or]

Tokoptimerad geometri för slitsport enligt Bezzolas metod som elegant undviker Navier-Stokes monsterekvationer och istället utgår ifrån Helmholtz-ekvationen (partikelhastighet med isohastighetskurvor):

tokopt.png (54.21 KiB) Visad 5722 gånger

[I-or]

Arbetet är gjort åt Samsung i USA, är det så Harman International heter nuförtiden?

Samsung äger Harman sedan 2017.

[MacBruce]

Tokoptimerad geometri för slitsport enligt Bezzolas metod som elegant undviker Navier-Stokes monsterekvationer och istället utgår ifrån Helmholtz-ekvationen (partikelhastighet med isohastighetskurvor):

tokopt.png

Tack! Har just "scrollat igenom" papperet och känner igen det där.

[I-or]

För den som inte orkar läsa rapporten så kan man säga att det visar sig (helt logiskt) att när portöppningen har jämnast möjliga hastighetsfördelning (en vertikal rät linje som kan interpoleras med ögonmåttet där krökningen för isohastighetskurvorna vänder i bilden ovan), så blir också risken för turbulens som lägst. Man erhåller då en sant kolvformig rörelse för luftmassan utan konstigheter ut mot portväggarna, vilket leder till rotation i flödet, d.v.s. turbulens.

[Kraniet]

En annan fundering man kan ha är ju vilken inverkar frekvenser har på hur porten bör se ut.
Dvs bör en port avstämd till 20 Hz utformas annorlunda än en avstämd vid 50 Hz?
Påverkar även partikelhastigheten hur porten bör utformas?

Det jag kanske undrar är om porten bör dimensioneras för ett visst Q-värde?

I tex bilars insug är flödeshastigheten minst lika viktig om inte mer viktig än flödeskapacitet för att uppnå maximal fyllnadsgrad. Men det är ju ett helt annat typ av system så kanske inte är relevant här.

[I-or]

Detta har ingen inverkan på portens optimala geometri om man utgår från Bezzolas rapport. Nu är verkligheten dock lite mer komplicerad än så (som vanligt) och det visar sig att det händer en hel del annat också som rapporten inte tar upp. Bl.a. ställer periodisk virvelavlösning enligt Strouhal till det vid vissa geometrier, frekvenser och strömningshastigheter och detta måste man också hantera på något sätt. Speciellt cirkulära portar är känsliga för dessa problem, medan välutformade slitsportar undviker dem helt om man vet vad man gör.

För en cirkulär port får man periodisk virvelavlösning för en strömningshastighet v = 5*d*f, d.v.s. vid 10 m/s för en port om 100 mm diameter avstämd till 20 Hz. Varje gång strömningshastigheten passerar ungefär denna hastighet (inåt eller utåt) får man en liten puff av turbulens. För lägre avstämningsfrekvenser faller även maximalt möjligt Reynolds tal, d.v.s. maximal strömningshastighet, eftersom turbulensen har mer tid på sig att byggas upp vid varje cykel. Sammantaget är det hela oerhört komplicerat, vilket strömningsakustik alltid är, men man behöver inte heller förstå allt som händer på detaljnivå för att få till en bra lösning.

I jämförelse med elementdistorsionen är även dessa problem vanligtvis hyggligt små och i det stora hela är den optimala geometrin oberoende av avstämningsfrekvens eller strömningshastighet (Q-värdet är dock oväsentligt eftersom det inte direkt påverkar strömningen). Basreflex fungerar, som vi alla vet, totalt sett mycket bra och ökar ofta luftpumpningskapaciteten med en faktor 3 relativt en sluten lösning.

[Kraniet]

Såhär har jag då kommit fram till att porten i lådan skulle kunna se ut för min del.
Sen gäller det bara att bygga den..

(basen är en "ino W104", dvs utseendemässigt likt sls 10".)

[Kraniet]

Bör slitsporten expandera i båda riktningarna också? Alltså kortsidan likväl som långsidan?

[I-or]

Nej, slitsporten är i princip tvådimensionell (vilket har utnyttjats i FEM-simuleringen ovan för att slippa komplexiteten/beräkningstiderna med 3D). Det räcker med en liten radie runt de vertikala kanterna som i ritningen.

[sammel]

Nej, slitsporten är i princip tvådimensionell (vilket har utnyttjats i FEM-simuleringen ovan för att slippa komplexiteten/beräkningstiderna med 3D). Det räcker med en liten radie runt de vertikala kanterna som i ritningen.

Hoppas inte rundningen på mina kortsidor förstör strömningslinjäriteten i mina slitsar.

[I-or]

Nejdå, det går alldeles utmärkt. Självklart får man någon form av diskontinuitet där slitsen avslutas, men även om turbulensen ökar en aning här så är flödet längs resten av slitsen (som står för en många gånger större del av ljudgenereringen) mycket lågturbulent och därmed är ljudgenereringen i stort distorsions- och brusfri. Konen uppför sig betydligt sämre och hanterar dessutom ett frekvensområde med många gånger högre signalinnehåll, varför dess distorsion blir betydligt mer märkbar.