Tokoptimerad I-or port

[petersteindl]

Det bör även observeras att den tokoptimerade formen har ett mynningshöjd/konstanthöjd-förhållande om 4:1. Det ser vid närmare anblick inte ut som att så är fallet ovan.

Jättebra info!

[I-or]

Jag kollade och det verkar tyvärr vara något skumt med bilden som jag lade upp tidigare. Så här ska den se ut:

tokopt_new.png (60.3 KiB) Visad 370 gånger

[Neuhausen]

Det ser ut att skilja lite på den bilden och den jag använde, särskilt upplösningen. Jag kontrollerar.

[I-or]

Det är helt klart min miss. När jag gjorde den gamla bilden för snart 5 år sedan så verkar jag ha redigerat bilden för att ta bort axlarna - antagligen eftersom jag bara ville visa den generella formen och inte ville att någon skulle tro att måtten var av vikt. Sidoförhållandet tycks då ha ändrats. Sedan har jag huvudsakligen lagt strömningssimulerandet åt sidan och hela tiden trott att detta var den korrekta formen.

Nu blir det förvisso för någorlunda normala portar i praktiken ingen avgörande skillnad i prestanda (det visar sig t.o.m. att även en jämförelsevis tafflig form fungerar väl), men om man kallar någonting för tokoptimerat så måste detta förstås vara fallet också.

[Neuhausen]

Visst var det fel och där jag tror är på sämsta stället. Se bild. Förhållandet var 4.5:1. Det skall bli intressant att se om det minskar skillnaden mellan portarna av olika storlek när det blir rätt.

Jag vet att jag reagerade på hur brant det såg ut från början, men när man ser det tillräckligt många gånger så blir det de normala.

Portarna påverkade varandra oväntat mycket när jag försökte simulera två portar samtidigt, så de sista timmarna datorn arbetat när jag var borta är ganska bortslösat. Annars blir det helt symmetriskt.

Men om jag tolkar dig rätt så skall även portens längd skalas med höjden precis som jag gjort?

Screenshot from 2026-03-02 23-08-18.png (443.74 KiB) Visad 331 gånger

[Calleberg]

Det bör även observeras att den tokoptimerade formen har ett mynningshöjd/konstanthöjd-förhållande om 4:1. Det ser vid närmare anblick inte ut som att så är fallet ovan.

Vad betyder det på Svenska? Konstanthöjd är inte ett begrepp jag är bekant med, och goggelmaskinen har problem med sär skrivning och pratar om Flygplan och Nötkreatur...

[Tank]

Det som benämns 56,52 till höger på bilden ovan.

[petersteindl]

Det bör även observeras att den tokoptimerade formen har ett mynningshöjd/konstanthöjd-förhållande om 4:1. Det ser vid närmare anblick inte ut som att så är fallet ovan.

Vad betyder det på Svenska? Konstanthöjd är inte ett begrepp jag är bekant med, och goggelmaskinen har problem med sär skrivning och pratar om Flygplan och Nötkreatur...

Om du tittar på bilden strax ovan så är höjden i slitsporten = 56,52. Det är i den delen som höjden är konstant.

Där porten når mynningen expanderar höjden. Expansionen skall då bli 4 ggr 56,52 = 226,08.
Så har jag förstått saken. Då är frågan hur den krökta linjen skall se ut däremellan. I exponentialhorn är den krökta linjen exponentiell. Så kan den vara i början i detta fall men inte mot slutet och jag kan tänka mig att det går en gräns vid 45 grader och därefter sker övergången till 90 grader snabbare d v s på kortare sträcka.

[Neuhausen]

Jag ser förenklat expansionen som två delar. En del som långsamt skall låta arean öka för att låta farten sjunka på den snabba luften som passerar ut ur porten. Formen är anpassad för att försöka få luften att hänga kvar vid väggen vid så hög fart som möjligt. När det inte längre går så börjar det strömma rakt ut ur porten, då finns ändå fördelen att alltför snabb luft inte strömmar förbi ett skarpt avslut på porten.

Den yttre delen behöver också formas för att luft skall kunna strömma in i porten längs ytterkanten utan att skapa problem.

Det jag är mest intresserad av är hur det ser ut när portarna pressas hårt. Den uppdaterade geometrin ser ut att ha gjort tydlig skillnad när jag tittar på de färgglada bilderna från nattens simulering av en uppdaterad 30mm port. Men jag får titta på det mer noga senare.

[Calleberg]

Det bör även observeras att den tokoptimerade formen har ett mynningshöjd/konstanthöjd-förhållande om 4:1. Det ser vid närmare anblick inte ut som att så är fallet ovan.

Vad betyder det på Svenska? Konstanthöjd är inte ett begrepp jag är bekant med, och goggelmaskinen har problem med sär skrivning och pratar om Flygplan och Nötkreatur...

Om du tittar på bilden strax ovan så är höjden i slitsporten = 56,52. Det är i den delen som höjden är konstant.

Där porten når mynningen expanderar höjden. Expansionen skall då bli 4 ggr 56,52 = 226,08.
Så har jag förstått saken. Då är frågan hur den krökta linjen skall se ut däremellan. I exponentialhorn är den krökta linjen exponentiell. Så kan den vara i början i detta fall men inte mot slutet och jag kan tänka mig att det går en gräns vid 45 grader och därefter sker övergången till 90 grader snabbare d v s på kortare sträcka.

Tackar ödmjukast för förklaringen.

[Calleberg]

Det som benämns 56,52 till höger på bilden ovan.

Det var ju Enkelt.. Den del av porten där höjden är konstant alltså, i de allra,allra flesta fall även portens minsta höjd.

[petersteindl]

Jag ser förenklat expansionen som två delar. En del som långsamt skall låta arean öka för att låta farten sjunka på den snabba luften som passerar ut ur porten. Formen är anpassad för att försöka få luften att hänga kvar vid väggen vid så hög fart som möjligt. När det inte längre går så börjar det strömma rakt ut ur porten, då finns ändå fördelen att alltför snabb luft inte strömmar förbi ett skarpt avslut på porten.

Den yttre delen behöver också formas för att luft skall kunna strömma in i porten längs ytterkanten utan att skapa problem.

Det jag är mest intresserad av är hur det ser ut när portarna pressas hårt. Den uppdaterade geometrin ser ut att ha gjort tydlig skillnad när jag tittar på de färgglada bilderna från nattens simulering av en uppdaterad 30mm port. Men jag får titta på det mer noga senare.

Vid simuleringar på horn och waveguides som vi gjorde för kanske 8 år sedan så är det skillnaden mellan den akustiska impedansen i hornet gentemot luftens karakteristiska impedans utanför. D v s det är ett problem som uppstår i mynningen till fri luft. I det här fallet är det ett rör eller en slits. Den expanderande delen vid mynningen fungerar som en slags transformator mellan ljudtryck och partikelhastighet. Skillnaden gentemot ett horn för exempelvis mellanregister är att våglängden är extremt lång i det här fallet, d v s 10-15 meter. Det är alltså exempelvis avståndet från från 1a positiv peak till nästa positiv peak. Detta avstånd ligger även inom rummets stående vågor mellan begränsningsytorna. Detta i sin tur påverkar akustiska impedanser rejält. Ta t.ex. ungefär 25 Hz avstämningsfrekvens och en slits som är 0,5 meter lång.
Då är det ungefär 15 meter från peak till peak på ljudvågen. Luftpartiklarna skall alltså förpassas fram och tillbaka för 1 våglängd enligt vågrörelseteori. Då är delar av vågen i slitsen och andra delar av samma våglängd i princip långt utanför d v s hos grannen bortom grannen. Då måste man kanske förenkla till fri luft utan väggar. Även detta är extremt svårt eftersom turbulens inträffar i mynningen d v s i området från akustisk impedans till karakteristisk impedans, och då gäller inte Eulers vanliga matematik och vågekvationen som vanligt normalt. Det är inte att betraktas som ett linjärt system. Med väggar och begränsningsytor och akustiska impedanser så har vi den hine i bakgrunden skrattandes. Då får I-or eller lilltroll ta på sig hjälmen och ta fram svärdet och skölden.

Luftens rörelse så som elastiskt medium är alltså på generellt sätt principiellt sett mer komplicerat än Einsteins ekvationer eller Heisenbergs. Det finns fler frihetsgrader. Minns jag rätt är det en rörelse i 16 eller kanske 18 dimensioner inom tensorkalkylens underbara värld applicerat på Navier-Stokes ekvationer, och då kommer rotation och skjuvning in i bilden + allehanda linjära och imaginära olinjäriteter. Egentligen hade Helmholz på 18-hundratalet en kunskapsnivå som var ganska anmärkningsvärd.

[I-or]

Jag ser förenklat expansionen som två delar. En del som långsamt skall låta arean öka för att låta farten sjunka på den snabba luften som passerar ut ur porten. Formen är anpassad för att försöka få luften att hänga kvar vid väggen vid så hög fart som möjligt. När det inte längre går så börjar det strömma rakt ut ur porten, då finns ändå fördelen att alltför snabb luft inte strömmar förbi ett skarpt avslut på porten.

Den yttre delen behöver också formas för att luft skall kunna strömma in i porten längs ytterkanten utan att skapa problem.

Det jag är mest intresserad av är hur det ser ut när portarna pressas hårt. Den uppdaterade geometrin ser ut att ha gjort tydlig skillnad när jag tittar på de färgglada bilderna från nattens simulering av en uppdaterad 30mm port. Men jag får titta på det mer noga senare.

Mja, vid beräkningen av den optimala form som presenteras ovan undviker man helt och hållet att befatta sig med den läskiga turbulensen i sig. Turbulensberäkningar blir sällan tillräckligt noggranna och kräver CFD, där formoptimering blir mycket svårhanterlig av numeriska skäl. Brutala metoder bör alltid sparas tills de eleganta metoderna inte längre räcker till.

Den elegante ingenjören utnyttjar istället den s.k. Helmholtz-ekvationen (frekvensplansmotsvarigheten till vågekvationen) som till skillnad från Navier Stokes ekvationer, vilka utnyttjas i CFD-beräkningar, är likartad men förenklad via linjärisering och rotationsfrihet. Beräkningen utförs alltså akustiskt, eller laminärt i strömningsdynamiska termer, och genom att skapa en form som i mynningen ger i det närmaste helt konstant axiell partikelhastighet över tvärsnittet minimerar man risken för rotation av flödet, d.v.s. turbulens.

När flödet ändå slutligen uppnår tillräckligt hög partikel-/strömningshastighet för att virvelavlösning ska uppstå så är formen nog inte särskilt mycket bättre än andra former, men omslaget till turbulent strömning sker alltså vid högre hastighet.

Simuleringar av denna typ gör dessutom ingen skillnad mellan in- och utloppfas, men den med denna metod framtagna optimala formen har både mät- och lyssningsmässigt visat sig ge minst oljud för en given strömningshastighet.

[paa]

Om man tittar på en jetmotor så ser man att framtill är det stora radier runt intaget men i bakänden där gaserna går ut är det nästan raka rör utan radier, möjligen bara en svag konisk form. Men när luften ska röra sig åt båda hållen i båda ändarna på en port så handlar de om kompromisser. En port ska ju kunna hantera små medel och höga hastigheter, och det kan i sig kräva olika lösningar för minsta motstånd resp lägsta brus. Tokoptimerad är nog ett bra ord. Fulländad är ett annat begrepp.

[petersteindl]

Om man tittar på en jetmotor så ser man att framtill är det stora radier runt intaget men i bakänden där gaserna går ut är det nästan raka rör utan radier, möjligen bara en svag konisk form.

Men när luften ska röra sig åt båda hållen i båda ändarna på en port så handlar de om kompromisser. En port ska ju kunna hantera små medel och höga hastigheter, och det kan i sig kräva olika lösningar för minsta motstånd resp lägsta brus. Tokoptimerad är nog ett bra ord. Fulländad är ett annat begrepp.

En jetmotor måste fungera som den gör. Det finns fler anledningar. Där skall luft flyttas utan att vara vågrörelse. Som en högtryckspruta som förflyttar luftmolekyler från alstraren och bortåt i 1 och endast 1 riktning.
Det är allt annat än vågrörelse, där partiklarna skall återgå till deras ursprungsposition. En annan sak är att man troligtvis vill ha laminär strömning vid utloppet för att kunna bibehålla maximalt energiflöde för transport av flygplanet. Dessutom har alstraren en hög fart i en riktning som är vektorn åt motsatta hållet som luftutflödet. Hastighetsskillnaden är stor.

I en basreflexport är det helt annorlunda förutsättningar vid vågrörelse. Personligen tror jag att det möjligen skulle kunna gå att optimera lite mera. Det är en uppgift jag i så fall med varm hand skulle överlämna till I-or för simulering.

Jag tror inte det handlar om minsta motstånd. Den karakteristiska impedansen finns där. Då tror jag det handlar om minsta motståndsskillnad eller snarast, minsta impedansskillnad vid portens utlopp mot luften där karakteristisk impedans råder och det kan vara så att det är helt olika för impedansen inuti lådan kontra utanför lådan.