Резонаторы Гельмгольца — делаем тихий выхлоп (часть 1)

Со временем достал громкий гул в машине от прямоточного выхлопа Nex.
Задался вопросом, как снизить громкость. Желания ставить обычный глушитель не было, т.к. он довольно заметно снижает мощность. Вспомнил как в детстве читал теорию по проектированию акустических систем. Что-то там про фазоинверторы. Стал искать в интернете что-нибудь про резонаторы — наткнулся на мотоциклетные резонаторы. Однако задавая вопросы этим теоретикам, натыкался на непонимание — было видно, что они сами понимают поверхностно то, о чем говорят. Но, видимо, интуитивно мысль шла в правильном направлении, и, наконец, нашел то, что искал — резонатор Гельмгольца. Здесь, на "Драйве" этим занимается Андрей amojnoya — это человек, который, как оказалось, очень хорошо в теории и на практике понимает то, о чем говорит.
Поэтому, собственно, к нему и обратился.
Был снят частотный спектр работы выхлопа, по которому видно, что пики децибел приходятся на частоты 86 и 133 Гц.
yadi.sk/d/a_CXcCgU3PdqFW

Как видно, уровень шума — 90 децибел, что достаточно утомительно.
Посчитано, что необходимо изготовить два резонатора — на 3 и на 5 литров. 3-х литровый на частоту 133 Гц, 5-литровый — 86 Гц.
Причем 3-х литровый, который будет находиться посредине тракта — попросил выполнить с эллиптическим сечением, чтобы не уменьшился клиренс. Для этого пришлось изучить формулу эллипса.)

В течение примерно 2 недель резонаторы были изготовлены, и еще через 4 дня уже приехали.
Сделаны из нержавеющей стали, швы выполнены аккуратно. 3-х литровый выполнен точно в виде эллипса, как я и просил, на 5-литровом даже донышко сделано выпуклым, что говорит о профессионализме изготовителя.

При глухих ударах по донышку резонаторы издают низкочастотное "уханье", при звонких по самому корпусу — прикольно звенят наподобие восточного гонга.
Что касается уханья — это именно то, что будет глушить нежелательные частоты, забирая их энергию на себя. Однако звон нам не нужен, и мы будем избавляться от него, фиксируя резонатор к выхлопному тракту в нескольких местах.

При ударе донышком о пол на больших колонках можно расслышать низкочастотный гул. Можно было бы на этом остановиться, однако, будучи человеком пытливого ума, я пошел дальше — снял частотные характеристики этого гула. И тут, казалось бы, возник некоторый казус — гул излучался на частотах 86 и 64 Гц вместо 133 и 86 соответственно. Что случилось, ошиблись в расчетах? Но вспомнив зависимость скорости звука от температуры, стало ясно, что резонаторы сделаны в расчете на температуру горячих газов (а это не 20 градусов, а 200).
Берем формулу расчета резонатора Гельмгольца:

где
fн — частота, Гц
v — скорость звука в среде
S — сечение горла, м²
L — длина горла, м
V0 — объем резонатора, м³

Поигравшись с заужением и удлинением горла резонатора, стало слышно, что при удлинении горла частота понижается, и, также с заужением горлышка частота тоже понижается — что, в принципе, и подтверждается формулой. Но это лирическое отступление. Так вот — в этой формуле достаточно увидеть, что частота резонатора прямо пропорциональна скорости звука в среде, значит можно составить пропорцию.
Берем график зависимости скорости звука от температуры:

Запчасти на фото: 200240

При 20 градусах Цельсия — это 345 м/с. При 200 градусах — примерно 440 м/с.
Составив пропорцию для полученных экспериментально частот, получаем, что при работе в выхлопном тракте при 200-300 градусах они как раз и будут работать на частотах 86 и 133 Гц! Так что резонаторы изготовлены правильно!
Завтра будем приваривать в выхлопной тракт.)