Reflex: Condotti

[MarioBon]

I sistemi reflex sfruttano la risonanza che si ottiene combinando l'elasticità dell'aria all'interno della cassa (molla) con la massa dell'aria associata ad una apertura che mette in comunicazione l'interno e l'esterno della cassa.

nella figura il circuito risonante è formato da Cvol e Mp. Cp è presente quando si usa un radiatore passivo. Rp rappresenta le perdite nel condotto o nel passivo. >Rcassa rappresenta le perdite per fessurazione (perdite d'aria, trattate come fenditure che di solito non ci sono).

Nel circuito equivalente, che è poi quello che consente di ottenere la funzione di trasferimento, il portello Mp è rappresentato da una induttanza (ovvero una massa). Questo significa che all'interno del condotto l'aria si deve spostare come un "tutto unico". Ciò avviene quando la lunghezza del portello è molto minore della lunghezza d'onda del suono. Da questo punto di vista un condotto che abbia una lunghezza molto minore della lunghezza d'onda (in prossimità della frequenza di accordo) si comporta come atteso.
Qual'è la differenza tra un condotto o un semplice "buco" sul un pannello del mobile? dato che anche il pannello ha un suo spessore, anche un buco va considerato come un tubo (corto ma sempre un tubo). La differenza sta nel diverso modo di calcolare le correzioni delle masse di carico e nel diverso effetto che hanno queste masse di correzione: più il tubo è lungo e meno influiscono).
C'è poi la questione forma: è meglio un condotto rettangolare o un condotto circolare?
Considerato che le perdite dipendono dall'attrito dell'aria sulle pareti del condotto e che il cerchio è la figura geometrica con il perimetro minore in rapporto all'area racchiusa, è preferibile il condotto circolare (meno perdite) se poi è anche corto meglio ancora così le perdite saranno minime.
Quella che comunque deve essere rispettata è la sezione del condotto: se è troppo piccola (che ci sia un tubo, un condotto rettangolare o un semplice foro) la velocità eccessiva dell'aria produrrà dei vortici e questi produrranno rumore (aumento delle perdite e distorsione).
Quando il condotto, opportunamente dimensionato nella sezione, risulta troppo lungo, si può ricorrere al radiatore passivo. Anche il radiatore passivo deve potersi muovere quanto serve in modo lineare (motivo per cui di solito si scelgono di diametro almeno uguale al woofer attivo, anche per ridurre le perdite).
La presenza di Cp (sospensione del passivo) genera una ulteriore risonanza che produce uno zero nella risposta in frequenza (alla frequenza si risonanza del passivo in aria) e aumenta da pendenza di passa alto del sistema di 6 dB.
Realizzare un buon passivo non è facile.

[MarioBon]

Quando la cassa supera certe dimensioni al suo interno si instaurano onde stazionarie anche sotto i 200 Hz. I materiali fonoassorbenti non sono molto efficaci a quelle frequenze e, in un sistema reflex, gli assorbenti devono essere usati con parsimonia per non sacrificare troppo il rendimento del sistema. Se il reflex deve essere usato come sub-woofer tagliato sotto i 100 Hz difficilmente si andranno ad eccitare i modi normali e la cosa finisce lì. Se invece il sistema è tagliato più in alto il condotto potrebbe portare all'esterno suoni indesiderati (sotto forma di risonanze facilmente misurabili). In questo caso si deve fare una certa attenzione anche a dove va a "pescare" il condotto reflex all'interno della cassa (specie se è un condotto di una certa lunghezza).

Per quanto riguarda la posizione del condotto questo dovrebbe essere "vicino" al woofer (e questo, viste le lunghezze d'onda in gioco, avviene praticamente sempre).
Per sfruttarne a fondo l'emissione conviene porlo vicino al pavimento, per limitare l'udibilità di eventuali turbolenze conviene posizionarlo dietro alla cassa. In quest'ultimo caso il diffusore non potrà essere accostato alla parete di fondo.

[MarioBon]

La velocità dell'aria nel condotto:
Affinché le forze viscose siano proporzionali alla velocità (come richiesto per la linearità del moto)
la velocità massima di spostamento del diaframma dell'altoparlante dovrebbe essere di 2 metri al secondo (che non è molto). Si vedano a tal proposito le ipotesi alla base delle equazioni di d'Alembert.
Considerato un condotto con una superficie pari a un quarto della SD del woofer la massima velocità dell'aria nel condotto dovrebbe essere di 8 metri al secondo (il 2.3% della velocità del suono ovvero meno di 30 km/h).
Se la velocità supera gli 8 m/s si produce prima un po' di rettificazione (come se il tubo si stringesse) fino alla produzione di turbolenza vera e propria.
In letteratura si tendono ad accettare velocità dell'aria nel condotto molto superiori (il 5% e anche l'8% della velocità del suono => 100 km/h).

Si deve tenere anche conto che, affinché il moto turbolento si instauri, serve un certo tempo quindi il comportamento di un condotto "stretto" è diverso con una nota tenuta e con un transitorio. Ne segue che anche il genere musicale ha un suo ruolo. La musica per organo è decisamente la più difficile: per estensione in basso, livello e soprattutto durata.

[fab0]

Domanda, forse banale. La "durata" del moto non è sempre quella del semiciclo? Poi di inverte. A prescindere dalla durata della nota.

[MarioBon]

Per stabilire il moto vorticoso, o meglio affinché diventi udibile, il flusso deve durare per più periodi. Le misure sui condotti vengono eseguite in regime stazionario.

[MarioBon]

Velocità della pallina da Golf
Grazie ai materiali moderni e all'allenamento fisico, oggi la pallina da golf raggiunge velocità e distanze impressionanti. Il professionista canadese Jack Zuback in un torneo per professionisti, ha scagliato la pallina ad una velocità registrata di 328 km/h che corrisponde a 91 metri al secondo.
Ora, anche considerando le condizioni peggiori, l’aria in un condotto reflex non supera il 10% della velocità del suono (34.4 metri al secondo). Una pallina da golf va circa tre volte più veloce dell’aria in un condotto reflex (nelle condizioni più estreme). E’ per questo che la pallina da golf ha tutta quella serie di scavature sulla superficie.
Più la sezione del condotto reflex è ampia, più la velocità dell’aria è bassa e meno servono scanalature e svasamenti vari.
Per un reflex il miglior condotto è quello tronco, con superficie liscia e scivolosa. In queste condizioni la turbolenza si instaura, e in modo repentino, solo oltre un certo limite di velocità (ma sotto tale limite è assente). Le misure mostrano che, nei condotti svasati la turbolenza è presente anche a bassa velocità e aumenta con la velocità del flusso. Il condotto reflex “flangiato” è esteticamente più attraente. Tra l'altro la flangia rende il condotto un dispositivo a impedenza mista (più difficile da trattare in simulazione).

la figura si riferisce alla Opera Divina con un condotto (tronco) da 10.4 cm di diametro (superficie pari a un quarto della superficie di radiazione dei 4 woofer). La distorsione non armonica (turbolenza) si instaura (supera lo 0.01%) quando la potenza applicata si avvicina a 20 watt (misure di AR da confrontare con altre fatte dalla stessa rivista).
Il grafico riporta la distorsione armonica e non_armonica misurata alla frequenza di accordo Fb del reflex ed alla frequenza (più bassa) 0.82Fb.
La turbolenza si innesca quando la velocità dell'aria è pari all'8% della velocità del suono (27.5 m/s = 4 volte il limite teorico del 2%).

[fab0]

Per stabilire il moto vorticoso, o meglio affinché diventi udibile, il flusso deve durare per più periodi. Le misure sui condotti vengono eseguite in regime stazionario.

Leggo sempre con attenzione, almeno ci provo, quanto scrivi. Questa volta non riesco a seguirti.
Dato un segnale test seno, dato che la posizione del woofer sia quella descritta dal seno, allora la velocità del woofer sarà la derivata del seno. Ergo, la velocità è zero ad ogni semiciclo. Sarà massima ad ogni semiciclo. A prescindere che la nota duri 1 ciclo o mezz'ora.
Sbaglio qualcosa?

[MarioBon]

Nei moti sinusoidali x=sin (wt) la velocità (v=wcos(wt)) massima si raggiunge nel passaggio per lo zero (dove la derivata del sin(wt) è massima. Man mano che lo spostamento aumenta la velocità descresce.
I moti turbolenti non sono facili da analizzare matematicamente. Per dare un modo rapido per capire se un moto è turbolento o lineare si calcola il numero di Raynolds. Tale numero però a senso solo per i flussi continui e non si può applicare ai flussi alternati.
Infatti se calcoli il numero di Raynolds per un condotto reflex molto raramente risulta un flusso lamellare (non turbolento).
Proprio perché il flusso passa da zero ad un massimo (e resta al massimo per poco tempo) non si instaura "immediatamente". Se invece si cerca di far passare un flusso a velocità esagerata il condotto appare come se fosse tappato. Potremmo anche dire che, al crescere della velocità, è come se il condotto si restringesse di diametro.
Tutti i ragionamenti che si fanno valgono il regime di flusso lineare o in condizioni non troppo distanti dal regime lineare.

[Calbas]

Mi inserisco qui per mantenere le informazioni sul Bass -reflex:
mi chiedevo, forse ingenuamente: se in una cassa accordata inverto la fase del woofer tutta la risposta di cassa+woofer rimane uguale o si creano differenze?
Dico questo perchè vedo degli schemi in cui il woofer è controfase e mi domando perchè l'hanno fatto invece di invertire gli altri Ap.

[MarioBon]

Nei sistemia tre ve con taglio basso la rotazione di fase causata dal "passo alto naturale" ovvero dal fatto che la risposta sulle basse è quella di un filtro passa alto, fa si che invertendo la fase del woofer si ottenga una risposta complessiva (in regime stazionaria) più regolare.
Dato che sotto i 500 Hz l'orecchio è poco nulla sensibile alle rotazioni di fase si preferisce invertire la fase del woofer. Questo vale per i reflex e anche per la cassa chiusa.
Invertendo la la fase del woofer in un reflex si inverte tutto (anche la radiazione dal portello).


questo riquadro è tratto da qui:
http://www.mariobon.com/Articoli_nuovi/ ... i_fase.htm