Maximalpegel eines BR-Ports

[VISATON]

Ich möchte noch kurz etwas zu den Passivmembranen erwähnen:
In der Theorie sieht das ganze recht einfach aus. Die im Internet kursierenden Formeln her nehmen (ist ja meist nur eine), Werte eintragen und fertig.

In der Praxis jedoch ist die Berechnung von Passivmembranen unglaublich komplex und weicht extrem von den Berechnungen ab. Wir arbeiten hier schon seit einiger Zeit an diversen Versuchen, u.a. für kleinere Lautsprecher im Bereich von Bluetooth Lautsprechern für diverse Industriekunden. Allein die Ermittlung der technischen Daten einer Passivmembran ist äußerst schwierig. Ich würde hier soweit gehen und behaupten, dass eine Auslegung einer Passivmembran deutlich aufwändiger und komplexer als die eines einfachen Helmholtzresonators ist und wirklich sinnvoll nur per Trial and Error Prinzip zu ermitteln ist (Lautsprecher und Passivmembran in ein Gehäuse bauen und dann per Gewicht die Membran anpassen).


Das Thema Passivmembran würde ich daher hier vorerst außer Betracht lassen. Uwe hat ja nach Bassreflex Eigenschaften gefragt.

[walwal]

Ja, das ist sicher so und auch teurer, aber die variable Abstimmung durch Messung ist was feines. Ende PM.

[Fosti]

Wenn, finde ich es auch sinnvoller an günstigen BR-Ports zu simulieren, als an teuren PMs. Ein exzellenter 20cm TT kostet hier ~100,-EUR. Eine dazu passende PM wäre wohl nicht unter 60,-EUR UVP zu machen. Ganz ehrlich, dann leiste ich mir auf jeder Seite einen 2. vollwertigen TT. Insofern kann ich VISATONs Strategie voll verstehen.

[ropf]

Also ich fände eine Erläuterung zur praktischen PM-Auslegung, und wo die Schwierigkeiten und die Unterschiede zur Theorie liegen, ziemlich spannend. Muss ja nicht hier in diesem Thread sein.

[Timo]

PM? habe bisher einige böxchen abgestimmt, ist in der tat weit weg von den üblichen formeln aus dem netz.

anbei eine box, nicht von mir gefertigt, ich habe nur innerhalb einer woche die Passivmembranabstimmung gemacht, ... zunächst kam uns die abstimmung sehr hoch vor, unter 30 hz konnte man der box keinen ton mehr entlocken, ich habe dann einfach aus der werkstatt einige chassisausfräsungen geholt und stück für stück aufgeschraubt bis die abstimmung tief genug war.

[UweG]

VISATON schreibt, ihr sollt hier nicht über Passivmembranen diskutieren und jetzt kommen vier Beiträge nur dazu. Ich schlage mal einen eigenen Thread vor.

[Siegfried]

Tach,

die Schwierigkeit wird darin liegen, dass selbst der Weg vom Chassi zum BR-Kanal jeweils anders sein wird / ist.
z.B.
a) Standbox-Box, knappes Volumen, ohne Füllung BR-R Front vorne direkt unter dem Chassi (1x Umlenkung)
b) Standbox-Box, großzügiges Volumen, mit Füllung, Front vorne unten nahe dem Fußboden (1 x Umlenkung, + längerer Weg
c) Standbox-Box, großzügiges Volumen, wenig Füllung, schräges Trennbrett mit obiger V-Öffnung, BR-R (90°) Rückseite unteres Drittel jedoch BR-Öffnung zeigt zum Boden (4 x Umlenkungen zum Hörer/Mikro)

Diese drei Beispiele kann man noch variieren mit mehr oder weniger großen verrundeten Ein- / Austrittsöffnungen.

Eine weitere Überlegung liegt darin, die Austrittsöffnung schräg anzuordnen 45° ? (dabei vergrößert sich die Öffnung automatisch zu einem Oval. Ähnlich der Eisenbahntunnel für ICEs, um z.B. den „Tunnelknall“ zu reduzieren, ( bei 9 sek. Und bei 220 sek. , www.youtube.com/?v=2gC1YsWT9o4))

Eine BR-Rohrfläche von 20-25% sehe ich als zu gering an. Meiner Meinung nach erzielt man die besten Ergebnisse mit mind. 33%, besser ca. 40% des SD (goldener Schnitt-Faktor 0,382).

Wie Yves schon dargestellt hat, ist der runde Kanal der strömungsgünstigste.

Eine genaue Formel wird es (leider) nicht geben können, weil die Vorbedingungen variabel, also unklar sind.

Bisher verwende ich ein Nomogramm nach R.H.Small mit ausreichend genauen Angaben zu
Volumen-Box, Fb-Hz, Fläche der Reflexöffnung, Kanallänge.

Gruß aus dem wilden Osten

.

[UweG]

Hallo Siegfried,
das Problem Abstimmung sehe ich als gelöst an. Das kleine Utility in Boxsim ist seit vielen Jahren ziemlich genau und zwar egal ob bei einer VOX, bei einer Classic oder einer kleinen Aria.
Abstimmregel wie soviel Prozent von der Membranfläche können nur Daumenwerte für einen imaginären Duchschnittsfall sein.
Klar ist:

• - Ein Chassis mit größerem Hubvermögen braucht einen größeren Port, wenn er mithalten soll.
• - Eine tiefere Abstimmfrequenz bedingt ebenfalls einen größeren Port, bei gleichem Chassis.

Aber wie groß jeweils und was passiert, wenn er größer oder kleiner ist?

@alle:
Für einen runden Port mit 60mm Durchmesser gibt es bei Salvatti eine ganz brauchbare Untersuchung zum Enfluss von Kantenradien etc.. Was aber fehlt ist die Umrechung auf andere Größen.

Um es an einem Beispiel fest zu machen:
Statt eines 60mm-Ports werden 4 Ports a 30mm verwendet. Die Abstimmfrequenz sei gleich. Welche Auswirkungen sind zu erwarten?

1. Reynoldszahlhypothese
   Bei geringen Pegeln sind beide Varianten laminar und damit quasi verzerrungsfrei und nicht kompromierend. Der große Kanal hat die noch geringeren Verluste. Steigert man den Pegel, zeigt der große Kanal zuerst Turbulenzen und wird verlustbehafteter. Die 4 kleinen Kanäle tun das erst bei 6 dB höherem Pegel. In diesem Zwischenbereich sind die 4 Kanäle besser als der eine große. Darüber sind beide schlecht. Die kleinen noch schlechter als der große.
2. Strömungsgeschwindigkeitshypothese
   Beide Varianten sind gleich gut, denn die Querschnittsfläche ist identisch.
3. "Reibungs"-hypothese
   Unterstellt man beiden Kanälen, dass die turbulenten Anteile dominieren wäre der große Kanal etwas verlustärmer und könnte damit mehr Pegel.

Was stimmt jetzt am besten mit der Praxis überein?

[ropf]

In der Strömungsdisskussion fehlt mir bisher das Grenzschicht-Konzept nach Prandl.

Aus der Erinnerung an eine Zeit als segelfluginteressierter Bub:

- bei geringen Geschwindigkeiten / sehr kleinen Re-Zahlen sind sowohl, Grenzschicht als auch Hauptströmung laminar - die Strömung im Rohr hat einen starken Geschwindigkeitsgradienten von der Wandung zur Mitte hin - der "effektive Durchmesser" ist kleiner als für eine über den Querschnitt konstante Strömungsgeschwindigkeit

- Grenzschicht turbulent / Hauptströmung laminar - der Energieaustausch zwischen Strömung und Wand findet in einer sehr dünnen Grenzschicht statt - die Haupftströmung ist über den Querschnitt praktischkonstant. Insbesondere kann sich bei turbulenter Grenzschicht die laminare Hauptströmung nach Störungen viel besser wieder anlegen, bevor sie selbst turbulent wird.

- Laminarprofile (wo Grenzschicht und Hauptströmung laminar sind) funktionieren nur in einem schmalen Geschwindigkeits-/Anstellwinkelbereich gut (Laminardelle) - ausserhalb davon sind sie schlechter als ebene Platten.

- Auf Rohrströmung übertragen gilt dasselbe für Diffusoren - die Strömung kann nur in einem engen Geschwindigkeitsbereich der Querschnittserweiterung folgen - auch wenn sie sanft ist. Wenn sie sich von der Wandung ablöst, gibt es einen energieverzehrenden Ablösewirbel.

- Jetzt das Interessante - der Ablösewirbel an einer scharfen Abrisskante verzehrt WENIGER Energie als bei einer sanften Änderung - deshalb funktionieren Heckspoiler so gut.

- Auf ein BR-Rohr übertragen - durch die ständig wechselnde Geschwindigkeit sind Strömungablösungen beim Austritt GENERELL nicht durch sanfte Übergänge vermeidbar - energetisch besser wäre eine scharfe Abrisskante.

- Das gilt NICHT für den Eintritt in das Rohr - das Problem ist nicht symmetrisch. Hat das Rohr eine scharfe Eintrittskante, löst sich die Strömung im Innern des Rohres ab (und mit etwas Gück wieder an), was einer starken Querschnittsminderung gleichkommt. Allerdings kann eine Strömung Querschnittsverengungen sehr viel besser folgen als Querschnittserweiterungen, weshalb hier relativ kleine Radien zur Abrissvermeidung ausreichen.

- summa summarum für ein BR-Rohr - wo ja auchdie Richtung ständig wechselt - die Kanten gerade soweit verrunden, dass kein Abriss beim EINTRITT entsteht - nicht mehr, um die Austrittsverluste gering zu halten. Eine rauhe Oberfläche oder Störkörper können helfen, die Grenzschicht turbulent und die Eigenschaften des BR-Rohrs über einen grösseren Pegelbereich konstant zu halten.

... gilt natürlich Alles nur für quasistationäre Strömungen
... ist alles sehr wuschig und wenig konkret
... hilft aber vielleicht ein wenig" beim "grossen Blick" auf das Thema



@Timo - Danke für den PM-Bericht

[fabi]

Uwe, ein großer Kanal ist immer besser als verteilte kleine Kanäle. Alte Beschallungsboxen hatten oft alle vier Ecken der Schallwand abgesägt und jeweils ein 45° Stück als Kanal eingesetzt. Die Belastung auf die Membran ist dann schön symmetrisch, die Kanäle funktionieren aber nicht so gut wie ein großer.

Solche Untersuchungen sind dank 3D Drucker nicht mehr schwierig. Man kann ein kleines Modell mit einem 4...5" Lautsprecher bauen und dann verschiedene Geometrien und Verrundungen ausprobieren. Das Wissen ist durchaus vorhanden, aber es bleibt in den jeweiligen Firmen.

Grüße!
fabi

[UweG]

Das Wissen ist durchaus vorhanden, aber es bleibt in den jeweiligen Firmen.

Das glaube ich auch.

Mit deiner Aussage wäre wäre nur noch Hypothese 3 haltbar. Einen schwachen Beleg dafür findet man auch bei Salvatti. Irgendwo behauptet er unbelegt, dass ein Kanal mit doppelter Fläche 10 dB mehr Pegel kann. Ich dachte, der hat sich vielleicht verrechnet, vielleicht ja auch nicht.

[Dieter1337]

Trägheit:

Über die BR Abstimmung habe ich mir auch schon Gedanken gemacht. ropf liefert schon gute
Ansätze, doch habe ich noch einige Postulate an die Abschlussbetrachtung.

Wird Luft durch die Bewegung des Chassis in / oder aus BR-Rohr befördert erfährt sie an den
Übergängen des Kanas eine Radialbeschleunigung. Aufgrund der Trägheit löst sich die Strömung
und es entsteht eine Totwasserzone am Eingang des Rohrs. Dadurch verringert sich der effektive
Querschnitt des Kanals um bis zu 50 %.

Querschnitt * [Alpha] = effektiver Querschnitt ( 0,5 < [Alpha] < 1 )

Eine Möglichkeit [Alpha] zu erhöhen ist es einen möglichst große Verrundung zu wählen. Es ist
ebenfalls möglich das Ablösen der Strömung durch künstlich erzeugte Turbulenz zu verzögern.
Siehe Bowers & Wilkins:

https://files.hifiklubben.com/499c62...w685s2bk_1.jpg

Indem die Oberfläche des Kanals rau gestaltet wird löst sich die Strömung später, [Alpha] steigt,
mehr Querschnitt wird genutzt. Dieses Vorgehen ist aber mit Vorsicht zu genießen, da eine turbulente
Strömung als Nebenwirkung hörbaren Schall imitieren KANN (nicht muss). So kommt es z.B. bei
hölzernen Telefonmasten, schon bei mäßigen Windgeschwindigkeiten zu einem hörbaren Pfeifen.
Die genaue Berechnung des Frequenzspektrums ist höchst aufwendig und ohne ein CFD
Programm nicht möglich.


__________________________________________________ ______________________________
Bildquellen:
Technische Strömungslehre
Lehr- und Übungsbuch

Autoren: Böswirth, Leopold, Bschorer, Sabine
https://www.springer.com/de/book/9783658056674

[FZZ]

Viel hilft viel

Also wenn ich es für mich zusammenfasse ist es wie bei der K&T Breezer optimal ???

[Dieter1337]

An Querschnitt mangelt es der Öffnung dieser Lautsprecher auf keinen Fall.

Bisher habe ich hauptsächlich geschlossene Boxen entwickelt. Die Ausnahme ist meine DR. Wild, sowie
ein paar Bandpass Experimente. Aber an der Tatsache, dass BR-Lautsprecher funktionieren ändern ja
Formeln nichts.


Zu dem Wirkungsgrad des Helmholtz-Resonators:

Hat jemand mal ausprobiert, wie das Programm AJHorn mit dem Einfluss umgeht? Sollte selbst das für
einen kurzen dünnen bzw. einen langen dicken (auf die selbe Frequenz abgestimmten) BR-Kanal denselben
Wirkungsgrad ausgebem wird das Unterfangen schwer.


Ich würde es mir sehr wünschen, dass Uwe eine gute Lösung für die sehr interessante Problemstellung findet.
Ob es dazu kommt wage ich aber zu bezweifeln.

[Volker]

Hallo,
ich habe vor mehr als >15 Jahren schon mal versuche mit BR-Rohre hier im Forum gezeigt. Meine Versuche mit vier BR-Rohr war: vier verschiedene Winkel am Rohreingang sägen. Der Öffnungsfläche nach, die Rohrlänge anpassen. Mit der Impedanzanpassung (DAAS32) habe ich dann die Rohre im Testgehäuse vergleichen können. Leider kann ich keine Messungen mehr darüber finden, hier im Forum war zu der Zeit auch, sehr wenig Interesse, daher ist nichts weiteres (von meiner Seite) mehr passiert.
Bin doch jetzt mal gespannt was Ihr hier mit BR- Simulationen noch so anstellt !