WinISD:风管的物理和声学长度以及末端校正

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如果你在网上读过关于风管(倒相管)设计的文章,你可能会发现各种涉及风管的术语。本文旨在解释其中的一些术语。


风管有效半径/直径

如果风管开口有圆形以外的其他形状的横截面,那么我们需要计算有效半径或直径。有效半径是圆的半径,它和非圆形物体具有相同的横截面积。对于风管,只有内部区域才有效的,而不是风管壁。要计算有效开口半径/直径,请使用以下公式:

有效半径=sqrt(S/π)

有效直径=sqrt(4·S/π),

其中sqrt表示平方根。

例如,你有一个横截面积为100平方英寸的方形开口,有效直径和半径是多少?

现在,只需将这些值代入上面的公式,我们就可以得到:

半径=平方英尺(100/π)=5.642英寸

直径=平方英尺(4100/π)=11.284英寸。

当然,只要将半径乘以2,就可以很容易地从半径中获得直径。


风管的声学长度

首先,我们需要讨论风管背后的原理是什么,以及它是如何运作的。总的说来,风管形成了一个具有箱体体积顺性的质量弹簧谐振电路。亥姆霍兹是第一个发现这种共鸣器的人,因此以他的名字命名。风管中的质量与箱体空气的顺性产生共振。通过调整箱体,我们适配风管中的质量,以便在所需频率下谐振。由于我们的风管开口将有一定的面积,我们可以计算出这个“管”应该有多长才能达到所需的质量。这个长度被我们称为风管的“声学长度”。

WinISD:风管的物理和声学长度以及末端校正


风管的物理长度

可是,风管的影响并没有停止在开口的末端。移动的质量在一定程度上延伸到风管之外。声学专家说,辐射阻抗有电抗分量,即质量。所以,如果我们使风管长度等于计算的声学长度,我们会发现调谐频率低于预期值。我们可以通过将所需风管质量中的辐射负载质量相加,然后计算所需风管长度,来很好地靠近该额外质量。

WinISD:风管的物理和声学长度以及末端校正

默认情况下,WinISD假设将以上述方式加载风管。因此,可以得到风管的物理长度,假设风管的安装方式如上图所示。


风管末端校正

末端修正系数是分析或经验确定的系数,即风管延伸超出其物理端的程度。对于自由端,末端修正为开口有效直径的0.30665倍。对于面板端,有更多的解析表达式,4/(3·pi)~=0.42441倍开口有效直径。面板端的计算假设风管终止于无限障板。这并不完全正确,下表总结了各种风管配置类型及其总末端校正系数(各种末端类型请参阅上图):

末端修正值汇总
风管类型 末端校正 1 末端校正 2 总末端校正值
两端悬空 0.30665 0.30665 0.6133
一端面板一端悬空 0.42441 0.30665 0.7311
两端面板 0.42441 0.42441 0.8488

风管物理长度通过从风管的声学长度减去风管有效直径乘以合适的末端校正值来获得。

  • 本文由 发表于 2023年4月28日
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