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Analysis on fluid-structure-acoustic interaction of vocal fold vibration and sound generation

声带振动与发声的流固声相互作用分析

基本信息

批准号：
20K14648
负责人：
吉永司
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は主に，２つの質点をバネとダンパーで接続した単純声帯モデルに対して，流体－構造－音響連成解析を行うことにより，提案手法の妥当性を検証した．声帯ひだの振動解析に関しては質点とバネに単純化することで計算効率を上げ，これまで種々の解析が行われてきた単純形状に対する流体解析を行うことにより，計算精度を検証しつつ，音まで十分な精度で解析できていることを確認しながら解析を進めた．気流解析の精度については，M5モデルと呼ばれる単純形状モデルに対する先行研究の表面圧力分布計測結果を用いて，剥離点まで表面圧力が十分な精度で計算できていることを確認した．その後，左右の声帯ひだの弾性率を変化させて左右非対称の振動が生まれた際に，3次元的な気流が，どの程度振動特性に影響を与えるのか調べた．この時，先行研究でよく用いられる1次元のベルヌーイの定理を用いたモデルと比較した．その結果，3次元気流解析と1次元モデルの結果はほとんど同じ傾向を示し，声帯の振動様式から発生音の声質まで，1次元気流モデルでも上気道の気流の圧縮性を考慮すれば十分な精度で解析できることがわかった．また，これらの結果は，声帯の振動様式に関して，気流の３次元性よりも声帯の生体組織をどのようにモデル化するのかが重要であることを示唆しており，今後は声帯ひだの複雑な形状や非線形的な変形様態に注力して解析を進めていく．得られた研究成果は2回の国際会議で発表し，米音響学会誌の学術論文として掲載された．

This year, the appropriateness of the proposed method was verified by the analysis of fluid-structure-sound connection. The analysis of vibration in acoustic band is related to particle size, purity and calculation efficiency. The analysis of vibration in acoustic band is related to particle size, purity and shape. The analysis of fluid in acoustic band is related to calculation accuracy. The accuracy of gas flow analysis is very high. The measurement results of surface pressure distribution of previous research are used to confirm the accuracy of calculation of surface pressure distribution of peeling point. After that, the left and right acoustic bands and the right and left asymmetric vibrations are generated, and the three-dimensional flow is generated, and the degree of vibration characteristics is affected. In this case, the first study is to use the theory of the first dimension to compare the results. The results of the three-dimensional gas flow analysis and the first-dimensional gas flow analysis show that the vibration mode of the acoustic band is different from the acoustic quality of the generated sound, and the compression property of the first-dimensional gas flow is considered. As a result, the vibration mode of the acoustic band is related to the three-dimensional characteristics of the acoustic band and the biological organization of the acoustic band. The research results obtained have been presented at two international conferences, and academic papers published in the journal of the Mi Acoustics Society have been published.