倒相管
關注創(chuàng)建者：angdi7745 創(chuàng)建時間：2018-10-24
倒相管的實例教程
倒相管的聲阻Ra隨輸入電壓變化
倒相管的聲質(zhì)量Ma隨輸入電壓變化
下圖是另一款音箱，有兩個圓形出口的倒相管。
倒相管的聲阻Ra隨輸入電壓變化?？梢圆捎?階多項式擬合。
倒相管的聲質(zhì)量Ma隨輸入電壓變化?？梢圆捎肧igmoid函數(shù)擬合。
來源：揚聲器系統(tǒng)設計與仿真
作者： 辜磊
01
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低噪倒相管
之前有分享一些倒相管仿真和降低氣動噪聲的方法：
倒相管曲線
使用Fluent進行倒相管的氣動噪聲仿真
倒相管噪聲與形狀優(yōu)化
降低風管噪聲的方法很多，下面這種只是其中之一。大體的目的是讓倒相管緩慢擴張延展，使得風噪聲降低。
02
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低噪倒相管設計工具
根據(jù)經(jīng)驗，開發(fā)了一個低噪倒相管的設計工具。
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1c4hgUgo 密碼：iki7
可以計算彎管的等效半徑，F(xiàn)b等參數(shù)。
可以自由調(diào)整管中段直伸比例，和出口擴張系數(shù)，最小半徑和出口半徑等參數(shù)。
可以考慮在箱體容積中扣減和不扣減倒相管體積兩種情況，底部有一個切換按鈕。同時會考慮倒相管壁厚的容積影響。
同樣需要安裝matlab運行環(huán)境，詳細安裝方法和軟件參考
小工具更新優(yōu)化
公開自己寫的兩個小工具
展開 使用Fluent進行倒相管的氣動噪聲仿真
氣動噪聲的精確模擬不是一件很容易的事情。汽車行業(yè)/飛機行業(yè)用得可能會相對較多。
氣動噪聲仿真軟件可以采用Fluent，Virtual Lab（之前叫Sysnoise），ACTRAN等等。 擾動的氣流速度可以用等效電路或其他音箱設計軟件來近似得到。
以Fluent為例說明氣動噪聲模擬的大致思路。首先計算流體的流動，然后在此基礎上計算聲壓。 聲壓是氣壓受到擾動后產(chǎn)生的變化，即氣壓的余壓，相當于在氣壓上的疊加一個擾動引起的壓強變化。 一般情況下不考慮聲壓對流體的反作用。
不同流體計算模型對應著不同氣動噪聲模型。Fluent中常用的寬頻噪聲模型，以及FWH模型，適用于不同的流體模型。 當然下面只是一個粗略的計算，可以算定性半定量的參考。
寬頻噪聲模型
FWH模型
簡單的管噪的頻帶是非常寬且比較均勻的。采用穩(wěn)態(tài)的湍流寬頻噪聲模型簡化計算量是可以接受的。
KEF做的關于倒相管湍流CFD仿真：
JBL發(fā)表的倒相管湍流的發(fā)展示意圖：
附一個動車的氣動噪聲分布圖
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展開 對于復雜開口箱，尤其是包含復雜倒相管的箱體的fb，基本上不可能僅僅通過標準的理論公式進行計算。一般情況下需要對實際樣品進行微調(diào)。
其實也可以用有限元方法在設計前期來準確預估開口箱的fb。經(jīng)過多個實際案例對比檢驗，吻合程度相當好。用有限元來計算fb比其他方式更靈活更精確，且可以考慮到吸音棉的影響（采用多孔材料模型）。
下圖是一款開口箱模型的計算結果，包括3D和2D截面聲壓分布，fb=57Hz。
從圖中可以看出，當驅(qū)動頻率為fb時，箱體內(nèi)空氣聲壓會比環(huán)境空氣聲壓高，從而抑制振膜振動。符合理論:fb附近振膜位移最小，單揚聲器（不考慮倒相管出來的聲壓）頻響曲線出現(xiàn)谷。
箱體內(nèi)駐波也可以通過類似的方式仿真計算?？梢酝ㄟ^改變箱體內(nèi)尺寸，添加吸音棉，調(diào)整揚聲器安裝位置等方法來避免駐波對頻響曲線的影響。
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展開 包括箱體，倒相管/無源輻射器，吸音棉，分頻器，壓縮高音，低音，號角。
由于涉及到很多個物理場的相互耦合，固體，流體，聲學，電路，磁場等等，如果再細致還需要考慮熱的影響，目前比較靠譜的軟件只有Comsol multiphysics。
以上是整個簡化后無源音箱的模型，包含了和聲學之間相關的所有部件。分頻器是使用電路模塊耦合進去的，未進行實體建模。分頻器用的最簡單的二分頻，未做任何補償。總體僅僅是個嘗試，非實際產(chǎn)品。
添加空氣域，包括PML層
將其參數(shù)化，并封裝成APP，方便調(diào)試和進一步優(yōu)化。
當然，這個完整的揚聲器系統(tǒng)仿真模型的構建，以及計算的結果都是可疑的。多物理的耦合相當復雜，還存在很多的問題待解決。無論是建模，網(wǎng)格劃分，耦合求解等等都是比較麻煩的事。
這是個很好的開始。后續(xù)可以繼續(xù)就這個模型進行優(yōu)化，并同時等待多物理場耦合的有限元仿真技術的大幅進度，以及計算硬件的發(fā)展... ...
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倒相管的相關專題、標簽、搜索
倒相管的最新內(nèi)容
15 為什么一個標準的倒相器中P管的寬長比要比N管的寬長比大？
和載流子有關，P管是空穴導電，N管電子導電，電子的遷移率大于空穴，同樣的電場下，N管的電流大于P管，因此要增大P管的寬長比，使之對稱，這樣才能使得兩者上升時間下降時間相等、高低電平的噪聲容限一樣、充電放電的時間相等。
16 latch與register的區(qū)別，為什么現(xiàn)在多用register。
15 為什么一個標準的倒相器中P管的寬長比要比N管的寬長比大？
和載流子有關，P管是空穴導電，N管電子導電，電子的遷移率大于空穴，同樣的電場下，N管的電流大于P管，因此要增大P管的寬長比，使之對稱，這樣才能使得兩者上升時間下降時間相等、高低電平的噪聲容限一樣、充電放電的時間相等。
倒相管的聲阻Ra隨輸入電壓變化
倒相管的聲質(zhì)量Ma隨輸入電壓變化
下圖是另一款音箱，有兩個圓形出口的倒相管。
倒相管的聲阻Ra隨輸入電壓變化。
磁路非線性BL(x)和Le(x)仿真APP
集總參數(shù)揚聲器單元2d仿真APP
當然高頻的準確性會存在不少問題
恒指向性號角仿真APP
壓縮高音仿真APP
很早之前做的全參數(shù)揚聲器單元三場耦合仿真APP
低湍流噪聲倒相管設計
01
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低噪倒相管
之前有分享一些倒相管仿真和降低氣動噪聲的方法：
倒相管曲線
使用Fluent進行倒相管的氣動噪聲仿真
倒相管噪聲與形狀優(yōu)化
降低風管噪聲的方法很多，下面這種只是其中之一。大體的目的是讓倒相管緩慢擴張延展，使得風噪聲降低。
而孔可以類比于倒相管，會形成諧振，并對最終的測試結果造成影響。尤其是孔對比音盆較大的時候，比如2寸音盆使用1寸的中孔時。
三、通過激光測量音盆組位移的方法來測量音盆組F0
3.1測試原理
現(xiàn)在有通過激光測量音盆組位移的方法來測量音盆組F0的設備。通過測量音盆組位移最大的頻率點，來表示音盆組的F0。
具體可以參考下面的圖表
其中CA為等效聲容
c為聲速
末端修正
以上討論均未考慮管出入開口對聲負載的影響
僅討論出口無限大障板的末端修正，接近倒相管的應用
其類比的附加質(zhì)量（未考慮輻射聲阻Rm）
其中a是管半徑
包含末端修正的近似等效電路模型
以上末端修正模型成立的前提條件是管的直徑遠小于聲波波長，否則需要另外探討，比如采用聲學有限元
在壓縮高音+行波管，或者倒相管中有參考意義。
幾何模型
一根均勻有限長管，外接外界空氣域。X軸為軸對稱軸。
KEF做的關于倒相管湍流CFD仿真：
JBL發(fā)表的倒相管湍流的發(fā)展示意圖：
附一個動車的氣動噪聲分布圖
歡迎關注公眾號：揚聲器系統(tǒng)設計與仿真
包括箱體，倒相管/無源輻射器，吸音棉，分頻器，壓縮高音，低音，號角。
由于涉及到很多個物理場的相互耦合，固體，流體，聲學，電路，磁場等等，如果再細致還需要考慮熱的影響，目前比較靠譜的軟件只有Comsol multiphysics。
以上是整個簡化后無源音箱的模型，包含了和聲學之間相關的所有部件。分頻器是使用電路模塊耦合進去的，未進行實體建模。
