Математика расчета проводимости резонансного отверстия

В диссертации Хади Таваколи Ниа «Акустическая функция формы резонансного отверстия в музыкальных инструментах» (Массачусетский технологический институт, 2010) изложен следующий способ расчета проводимости резонансного отверстия.

Уравнение Лорда Релей (Lord Rayleigh) показывает закономерность движения воздуха через отверстие:

Формула определения собственной резонансной частоты отверстия:

(2.3)

Здесь первое слагаемое правой стороны уравнения выражает геометрический эффект проводимости отверстия, а второе слагаемое представляет эффект толщины стенок отверстия.

Проводимость отверстия с бесконечно тонкими стенками (C) получается из решения проблемы потенциала потока.

Комплексная проблема края-объема для потенциальной функции состоит из полей равенства и краевых условий:

(2.4)

Такое же выражение проводимости может быть также получено альтернативным набором краевых условий:

Проводимость определяется таким образом:

Если заменить объем потенциалов в знаменателе, который равен , получается коэффициент ½, который есть в предыдущем уравнении.

Для того чтобы получить точное решение для отверстия произвольной геометрии применим так называемый ресурсный метод, в котором распределение ресурса с (неизвестной) прочностью распределяется над открытой поверхностью S. Выражение потенциала:

Подстановка 2.9 в центрах N элементов приводит систему из N линейных равенств, из которых N неизвестен, может быть найдено. Используя этот метод, счетная ошибка, связанная с отдельными исчезновениями при возрастании N сравнима по крайней мере с

Чтобы проверить схему исчисления, получим проводимость круглого отверстия численно и сравним с аналитическими результатами. Для круглого отверстия проводимость доступна аналитически и равна диаметру круга. Процент погрешности не превышает 1%, когда мы используем число элементов, больше, чем 60х60: