Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > nlin > arXiv:2504.00556

帮助 | 高级搜索

非线性科学 > 适应性与自组织系统

arXiv:2504.00556 (nlin)
[提交于 2025年4月1日 ]

标题: 管风琴管道同步的近场和远场耦合的重要性

标题: Importance of near- and far-field coupling for the synchronization of organ pipes

Authors:Jakub Sawicki
摘要: 耦合管风琴的同步性代表了一种具有重要意义的非线性现象,对音乐声学和非线性动力学都有深远影响。 本研究探讨了控制同步性的耦合机制,采用基于时延耦合范德波尔振荡器的理论框架。 单个管风琴管的振荡行为被建模为由气流与管道谐振器相互作用驱动的自持系统。 通过整合实验数据和数值模拟,我们分析了耦合管之间有限分离引入时延交互的影响。 我们的研究发现,同步性可以增强音高稳定性,但也可能由于破坏性干涉导致声音衰减,特别是在前景管中尤为明显。 本研究的一个重点是将耦合机制分解为近场和远场成分,每个成分对整体同步动态的贡献不同。 通过分岔分析和阿诺德舌形图表征,我们展示了距离依赖的相互作用如何影响耦合振荡器的稳定性和频率锁定。 快速傅里叶变换(FFT)用于从数值数据中提取频谱特征,确保与实验的精确比较。 我们的结果显示模型和观察到的同步效应之间有很强的定性一致性,突出了非线性耦合在管风琴声学中的重要性。 这项研究推进了对耦合声学振荡器相互作用的理解,并为预测复杂气动驱动系统的同步现象提供了更精炼的理论基础。
摘要: The synchronization of coupled organ pipes represents a nonlinear phenomenon with significant implications for both musical acoustics and nonlinear dynamics. This study investigates the coupling mechanisms governing synchronization, employing a theoretical framework based on delay-coupled Van der Pol oscillators. The oscillatory behavior of individual organ pipes is modeled as a self-sustained system driven by an air jet interacting with the pipe resonator. By incorporating experimental data and numerical simulations, we analyze the impact of finite separation between coupled pipes, introducing time-delayed interactions in the coupling function. Our findings reveal that synchronization can enhance pitch stability but may also induce sound attenuation due to destructive interference, particularly in prospect pipes. A key focus of this study is the decomposition of the coupling mechanism into near-field and far-field components, each contributing differently to the overall synchronization dynamics. Through bifurcation analysis and Arnold tongue characterization, we demonstrate how distance-dependent interactions influence the stability and frequency locking of coupled oscillators. The Fast Fourier Transform (FFT) is employed to extract spectral features from numerical data, ensuring precise comparison with experiments. Our results show strong qualitative agreement between modeled and observed synchronization effects, highlighting the importance of nonlinear coupling in organ pipe acoustics. This investigation advances the understanding of mutual interactions in coupled acoustic oscillators and provides a refined theoretical basis for predicting synchronization phenomena in complex aerodynamically driven systems.
评论: 13页,6个图
主题: 适应性与自组织系统 (nlin.AO)
引用方式: arXiv:2504.00556 [nlin.AO]
  (或者 arXiv:2504.00556v1 [nlin.AO] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.00556
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jakub Sawicki [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 4 月 1 日 09:09:36 UTC (5,048 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
nlin.AO
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-04
切换浏览方式为:
nlin

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号