Hörner/Waveguides: Rechteckig vs. Rund

[FoLLgoTT]

Ich habe mal in einer Simulation untersucht, wie sich rechteckige und ovale Hörner/Waveguides überhaupt unterscheiden. Häufig wird ja behauptet, dass rechteckige diagonal nicht gut abstrahlen. Das ist falsch.
Hier sind die Simulationen zusammengefasst:

Vergleich rechteckig vs. rund


Wenn euch noch interessante Auswertungen einfallen, nur her damit.

[Grasso]

Danke, Nils!

[fosti]

:danke::danke::danke::danke::danke:

Wahnsinn, Nils!!! Immer wieder unglaublich, was Du hier ablieferst. Tolle Grundlagenuntersuchungen!

Viele Grüße,
Christoph

(Habe auch gerade eine tolle Grundlagenvolesung zum Induktionsgesetz hinter mir :engel: Wie heisst es doch so schön: Nach den Grundlagen kommt nicht mehr viel )

Viele Grüße,
Christoph

[BiGKahuunaBob]

Vielen Dank Nils!

Es wäre auch verwunderlich wenn solche Firmen wie z.b. JBL hier jahrzehntelang auf falsche Konstruktionen gesetzt hätten.

Spannend (auch optisch) finde ich solche Formen:

[Kaspie]

I

Wenn euch noch interessante Auswertungen einfallen, nur her damit.

Hallo Nils,
ich hätte da noch ein paar theoretische Betrachtungen zum Thema Horn, die mich interessieren würden.
Drei Hörner
Alle haben gemeinsam :
Rund
1"
Horndurchmesser ( 30 cm ? )

Unterschiede:
1. Die Hornkontur bei gleicher Hornlänge
1. konisch
2. exponentiel
3. tractrix ( spärisch, Kugelwellen)
2. Die Hornkontur bei gleicher Hornlänge
4. Das Gleiche bei drei unterschiedlichen Hornlängen bzw. Hornkonstanten ( BSP. 300Hz, 400Hz, 500Hz )

Daraus würden sich aus Deiner ersten Simulationen eine schöne Abhandlung ergeben, die mit Peter Krips Simulationen aus Dommiis Threadhttp://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showt...php?t=8004 eine schöne Abhandlung zum Thema Horn ergeben.

Das würde mich sehr interessieren.

Lieben Gruß
Kay

[FoLLgoTT]

:danke::danke::danke::danke::danke:

Wahnsinn, Nils!!! Immer wieder unglaublich, was Du hier ablieferst. Tolle Grundlagenuntersuchungen!

Das freut mich! :prost:

(Habe auch gerade eine tolle Grundlagenvolesung zum Induktionsgesetz hinter mir :engel: Wie heisst es doch so schön: Nach den Grundlagen kommt nicht mehr viel )

Ja, wenn man die Grundlagen gut drauf hat, wirken komplexere Probleme nur noch wie eine Anhäufung von verknüpften Grundlagen.

ich hätte da noch ein paar theoretische Betrachtungen zum Thema Horn, die mich interessieren würden.
Drei Hörner
Alle haben gemeinsam :
Rund
1"
Horndurchmesser ( 30 cm ? )

Unterschiede:
1. Die Hornkontur bei gleicher Hornlänge
1. konisch
2. exponentiel
3. tractrix ( spärisch, Kugelwellen)
2. Die Hornkontur bei gleicher Hornlänge
4. Das Gleiche bei drei unterschiedlichen Hornlängen bzw. Hornkonstanten ( BSP. 300Hz, 400Hz, 500Hz )

Puh, das ist ein ganz schöner Aufwand. Abgesehen von der Parametrierung beträgt die Rechenzeit der obigen Simulationen in dieser Auflösung auf einem modernen Core i7 stolze 38 Minuten (und ich nutze alle Symmetrien aus). Da wäre man also schon ein paar Tage beschäftigt, wenn man alle möglichen Kombinationen ausprobieren will.

Wenn ich das richtig verstehe, geht es dir um die Auswirkungen einzelner Parameter auf das Abstrahlverhalten, oder?

Ich bin ja kein Freund von vorgefertigten Konturen (also konisch, Tractrix usw.). Die beste ist bezüglich des Abstrahlverhaltens eigentlich immer die, die per Hand auf die Treibergeometrie optimiert wurde.

Ich muss aber mal schauen, vielleicht mache ich so eine Untersuchung trotzdem mal. Ist ja schon interessant. Die Daten kann man sich nach und nach nebenbei erstellen und muss dann am Ende einmal alles zusammenfassen. Im Grunde ist es ja nur Fleißarbeit.

[Wolf.Im.Schafspelz]

Hallo Nils,

echt super Beitrag, danke dafür. :danke::thumbup:
(Habe da etwas mit 8" TMT und Hörnchen im Sinn und ging auch von der Fehlannahme aus, dass ovale Hörnchen gleichmäßiger abstrahlen. Jetzt wird die Auswahl wieder breiter / flexibler!)

Beste Grüße
Christian

[Joern]

Hi Nils

Danke für Deine Arbeit !

Ich muss aber mal schauen, vielleicht mache ich so eine Untersuchung trotzdem mal. Ist ja schon interessant. Die Daten kann man sich nach und nach nebenbei erstellen und muss dann am Ende einmal alles zusammenfassen. Im Grunde ist es ja nur Fleißarbeit.

... und wie ist das mit "kreisrund" ?
Jetzt ist "rund" ja "oval" oder "elliptisch"

Naja, ich vermute da gar nicht mehr so viel Unterschied...

[FoLLgoTT]

... und wie ist das mit "kreisrund" ?
Jetzt ist "rund" ja "oval" oder "elliptisch"

Rotationssymmetrisch ist einfach. Das kann man auch sehr schnell mit AxiDriver simulieren.

Im Grunde ist das nur eine Sonderform von elliptisch, bei der beide Radien identisch sind. Auffällig ist bei Rotationssymmetrie immer, dass Fehler (z.B. Einbrüche auf Achse) immer auf dieselbe Frequenz fallen und dadurch besonders stark betont werden, während sie bei einer elliptischen Form in ihrer Frequenz verschmiert werden und weniger auffallen.

Das Schöne am Abstrahlverhalten ist, dass sich horizontal und vertikal in der Regel trennen lassen und gesondert optimiert werden können. Man kann das Problem also zerlegen, was die Handhabung vereinfacht. Teile und herrsche!

[Uli_Bel]

Hallo Nils,
ich hätte da noch ein paar theoretische Betrachtungen zum Thema Horn, die mich interessieren würden.
Drei Hörner
Alle haben gemeinsam :
Rund
1"
Horndurchmesser ( 30 cm ? )

Unterschiede:
1. Die Hornkontur bei gleicher Hornlänge
1. konisch
2. exponentiel
3. tractrix ( spärisch, Kugelwellen)
2. Die Hornkontur bei gleicher Hornlänge
4. Das Gleiche bei drei unterschiedlichen Hornlängen bzw. Hornkonstanten ( BSP. 300Hz, 400Hz, 500Hz )

Daraus würden sich aus Deiner ersten Simulationen eine schöne Abhandlung ergeben, die mit Peter Krips Simulationen aus Dommiis Threadhttp://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showt...php?t=8004 eine schöne Abhandlung zum Thema Horn ergeben.

Das würde mich sehr interessieren.

Lieben Gruß
Kay

Le Cleac'h Kontur nicht zu vergessen... Ich mache mir gerade ein Le Cleac'h für die Wiedergabe ab 1kHz..Das Werde ich dann draussen mal testen gegen die hervorragende RCF H100 + BMS 4538 Kombi. Das Le Cleac'h ist noch nicht fertig...

Ulli

[Uli_Bel]

Wenn euch noch interessante Auswertungen einfallen, nur her damit.

Hallo Nils , tolle Untersuchung...
Ich hätte da noch was...
Ein Horn hat ja einen bestimmten Erweiterungswinkel dort wo es beginnt am Treiber. Bei einem konischen Horn ist dieser Winkel konstant denn die Erwiterunv erfolgt ja konisch , also mit ebenen und nicht mit irgendwie gekrümmten Seitenflächen - die Kontur ist eine Gerade bis zum Hornmund.

Die üblichen Treiber mit z.B. 1" Anschluss haben aber keineswegs am Ausgang des Phaseplugs einen Querschnitt von 1" sondern der ist wesentlich kleiner! Daraus ergibt sich bis zum 1" Anschluss dann innerhalb des Treibers schon der Anfang des "Horns" in Form eines kurzen konischen Rohrs. Der Erwiterungswinkel im B&C Treiber DE 250 ist z.B ca 13grad. Optimal wäre nun für diesen Treiber ein Horn mit einem Erweiterungswinkel des Horns auch von 13grad am Treiber Anchluss, um einen stetigen U ergang von Druckkammer- phaseplug- Treiberankopplung-Horn zu erreichen....
Wenn aber ein anderer Treiber eingesetzt würde, wäre der Erweiterungswinkel womöglich ganz anders (18s NSD-1095N hat 27grad!) und ein stetiger Ubergang auf das Horn wäre nicht mehr gegeben und bereits am Horn Anfang träte Diffraktion auf...
Mit welchen praktischen Konsequenzen müsste man Rechnen... Messungen ???

Edit: geschrieben mit dem ollen Tablet... daher die vielen Fehler.... sorry

[Uli_Bel]

Noch in interessanter Link zum Thema BEM-Simulationen mit Wave-guides/Horns:
(BEM= Boundary Element Method Simulations)

http://kolbrek.hoyttalerdesign.no/index.php/horns/bem

[Gaga]

Hallo Nils,

vielen Dank für Deine - wie immer - spannende Arbeit! :thumbup:

Gruß,
Christoph

[Kaspie]

Puh, das ist ein ganz schöner Aufwand. Abgesehen von der Parametrierung beträgt die Rechenzeit der obigen Simulationen in dieser Auflösung auf einem modernen Core i7 stolze 38 Minuten (und ich nutze alle Symmetrien aus). Da wäre man also schon ein paar Tage beschäftigt, wenn man alle möglichen Kombinationen ausprobieren will.

Wenn ich das richtig verstehe, geht es dir um die Auswirkungen einzelner Parameter auf das Abstrahlverhalten, oder?

Ich bin ja kein Freund von vorgefertigten Konturen (also konisch, Tractrix usw.). Die beste ist bezüglich des Abstrahlverhaltens eigentlich immer die, die per Hand auf die Treibergeometrie optimiert wurde.

Ich muss aber mal schauen, vielleicht mache ich so eine Untersuchung trotzdem mal. Ist ja schon interessant. Die Daten kann man sich nach und nach nebenbei erstellen und muss dann am Ende einmal alles zusammenfassen. Im Grunde ist es ja nur Fleißarbeit.

Naja,
wenn´s einfach wäre, wär´s ja einfach.

Die Physik gibt schon die Konturen vor. Per Hand die Treibergeometrie zu optimieren ist je nach theoretischer Betrachtungsweise entweder notwendig oder einfach nur Blödsinn?
Hört sich doof an.
Aber die "vorgefertigten Konturen" sind nicht vorgefertigt, sondern variabel. Allerdings nach einer gewissen Gesetzmäßigkeit.
Die Simprogs geben diese variablen aber leider nicht vor und werden deswegen nicht verstanden bzw. offensichtlich.

LG
Kay

[FoLLgoTT]

Die Physik gibt schon die Konturen vor.

Ich verstehe nicht, was du meinst. Die Kontur ist doch beliebig. Ich könnte auch Beulen, Kanten und Löcher reinbasteln, wenn mir der Sinn danach steht.

Per Hand die Treibergeometrie zu optimieren ist je nach theoretischer Betrachtungsweise entweder notwendig oder einfach nur Blödsinn?
Hört sich doof an.

Verstehe ich auch nicht.

Ich habe als Entwickler ein praktisches Ziel. In meinem Fall ist es ein konstantes Abstrahlverhalten. Da bringen mir theoretisch für was auch immer ideale Konturen überhaupt nichts.

Aber die "vorgefertigten Konturen" sind nicht vorgefertigt, sondern variabel. Allerdings nach einer gewissen Gesetzmäßigkeit.

Das ist klar. Ich meinte natürlich die Gesetzmäßigkeit. Die Formel bleibt ja gleich, meist ändern sich nur gewisse Konstanten. Ich gehe z.B. davon aus, dass die Tractrixform niemals konstant abstrahlen wird, egal mit welchen Parametern. Was aber natürlich zu beweisen wäre.

Die Simprogs geben diese variablen aber leider nicht vor und werden deswegen nicht verstanden bzw. offensichtlich.

Ich muss die Kontur per Hand berechnen und eingeben. Da wäre ich also variabel und nicht auf ein Simulationsprogramm angewiesen.

[FoLLgoTT]

Deinen Beitrag hatte ich fast übersehen.

Ein Horn hat ja einen bestimmten Erweiterungswinkel dort wo es beginnt am Treiber. Bei einem konischen Horn ist dieser Winkel konstant denn die Erwiterunv erfolgt ja konisch , also mit ebenen und nicht mit irgendwie gekrümmten Seitenflächen - die Kontur ist eine Gerade bis zum Hornmund.

Die üblichen Treiber mit z.B. 1" Anschluss haben aber keineswegs am Ausgang des Phaseplugs einen Querschnitt von 1" sondern der ist wesentlich kleiner!...

Das ist ein guter Punkt, zielt mir aber zu sehr auf die spezielle Anwendung. Ich denke auch, dass dies einer der Gründe ist, warum das Abstrahlverhalten bei verschiedenen Kompressionstreibern in der obersten Oktave meist recht stark abweicht. Das kann man sicherlich optimieren und den Treiber in die Entwicklung des Horns einbeziehen. Aber wenn man den Treiber komplett modelliert, wird es dann richtig aufwendig.

Mir geht es im Moment eher nur um das Horn selbst. Daher setze ich einen idealen Treiber voraus. Natürlich kann man auch eine Kalotte anhängen (ist leicht zu modellieren), dann muss man per Hand neu optimieren. Aber das ist mir eigentlich alles schon wieder zu speziell. Das sollte man auf jeden Fall machen, wenn es konkret wird.

Zum Glück verhält sich das Abstrahlverhalten in der Regel bis zur Mitte der obersten Oktave bei verschiedenen Kompressionstreibern und Kalotten nahezu gleich. Zumindest bei 1"-Anschluss.

[Kaspie]

Hallo Nils,
man kann bei gleicher hornkonstante unterschiedliche Hornkonturen kombinieren.
Beispiel 1:
Hornhals ist Konisch
Mittelstück ist hyperbolisch und geht dann ins exponentielle über.
Der Hornmund ist dan Tractrix
Oder,
das Horn ist auf eine Kontur berechnet ( z.B. exponetiell )
Hornhals hat eine Konstante von ( Beispiel ) 90 HZ
Mittelstück ist 95 Hz
Der Hornmund 100 Hz.

Es gibt aber auch Beispiele, die noch extremer sind:
HH= < 20Hz
MS + HM= ca 80 HZ

Wenn es hilft, mache ich mal ein paar Beispiele per Excel.
Die Tractrixversion können wir entfallen lassen. Ebenso Hyperbolisch und paraboloid.
Somit können wir uns auf Konisch und Exponential konzentrieren
Ich glaube, dass wir hiermit eine Spielwiese haben, mit der wir uns sehr lange beschäftigen können?

Vermutlich wird sich genau so wenig ändern, wie Dein Vergleich vermuten lässt.
Ein Horn nur anhand der Kontur fest zu machen, scheint mir nicht der richtige Weg. Es spielen noch weitere Kriterien eine Rolle. Hier möchte ich den Hornhals erwähnen. Ist der Mist, ändert die beste Kontur nichts mehr.:denk:
LG
Kay

[nailhead]

Die Physik gibt schon die Konturen vor.

Nein, gibt sie nicht. Bzw. schon, aber nicht so wie du das meinst

Die ganzen Hornkonturen die du meinst, also Expo, Kugelwelle usw., sind historisch entstanden. Aber nicht aus physikalischen Gründen, sondern aus mathematischen Gründen.
(Es gibt aber auch Ausnahmen - moderne Hörner, wie z.B. Le Cleac'h).

Hier kann man sehr genau nachlesen, warum es welche Kontur gibt bzw. warum man annahm, dass solch eine Kontur Sinn machen könnte:

http://www.audioxpress.com/assets/upload...ek2884.pdf

http://www.audioxpress.com/assets/upload...ek2885.pdf

Zusammenfassung für Lesefaule:

- Es ist nicht möglich die Wellengleichung allgemein analytisch im drei dimensionalen Raum zu lösen
- deswegen wurden Vereinfachungen und Annahmen gemacht (zum Teil falsche Annahmen) und manche Hornkonturen sind entstanden
- dann wurden diese Vereinfachungen und Annahmen weiter ausgedehnt, besser gesagt, verletzt -> weitere Hornkonturen sind entstanden
- die ganzen Kugelwellen- Hyperbolischen- Hau-mich-tot Hörner-Formeln gelten, wenn überhaupt nur für niedrige Frequenzen
- für hohe Frequenzen sind die gemachten Annahmen schlichtweg völlig daneben
- deshalb gibt es so viele schlechte alte Hörner und erst recht noch seltenere gute Treiber- Hornkombinationen - ein reines Glücksspiel

Seit ein paar Jahren kommt die Wende:
- die Wellengleichung kann aber numerisch gelöst werden, die Tools dazu (z.B. BEM, FEM, usw. gibt es schon länger)
- erst in den heutigen Tagen sind normale PCs leistungsfähig genug diese Berechnungen durchzuführen


Grüße

[FoLLgoTT]

man kann bei gleicher hornkonstante unterschiedliche Hornkonturen kombinieren.

Klar kann man das machen, aber das kommt doch einer Handoptimierung mit "vorgefertigten Segmenten" gleich. Der konsequentere Schritt ist dann eine komplette Handoptimierung.

Wenn es hilft, mache ich mal ein paar Beispiele per Excel.

Kannst du gerne machen. Es ist ja nicht aufwändig, das mal kurz in AxiDriver einzuhacken.

Vermutlich wird sich genau so wenig ändern, wie Dein Vergleich vermuten lässt.

Das glaube ich nicht. Die Kontur ist bei fester Gesamtgröße das entscheidende Kriterium für das Abstrahlverhalten.

Ein Horn nur anhand der Kontur fest zu machen, scheint mir nicht der richtige Weg. Es spielen noch weitere Kriterien eine Rolle. Hier möchte ich den Hornhals erwähnen. Ist der Mist, ändert die beste Kontur nichts mehr.:denk:

Der Hornhals ist doch Teil der Kontur. Vielleicht liegt hier ein Missverständis vor. Unter Kontur verstehe ich den kompletten Verlauf von Hornhals bis Hornmund. Eine Unterteilung halte ich nicht für sinnvoll. Der gesamte Verlauf ist wichtig (nur eben für verschiedene Frequenzbereiche).


@nailhead
Danke! :prost:

Ich halte es auch für sinnvoll, sich gedanklich von altem "Ballast" zu trennen. In technischen Sachen ist ein kompletter Neuanfang mit freien Gedanken oft deutlich besser, als historisch begründete Restriktionen mitzuschleppen. Als Softwareentwickler kann ich davon ein Lied singen. Ich habe gerade erst ein komplettes Redesign hinter mir.

[BiGKahuunaBob]

Kennt jemand von Euch COMSOL? Ein Bekannter von mir benutzt es an der Uni um Waveguides zu simulieren.