Experimentelle Strömungsuntersuchung zum Verständnis der Rauschentstehung im menschlichen Vokaltrakt an einem pulsierend durchströmten Modellkanal mit naturgetreuer Stimmlippenfunktion

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In diesem Vorhaben soll die instationäre Wirbeldynamik stromab der sich mit ca. 100-200 Hz periodisch öffnenden und schließenden Stimmlippen im menschlichen Vokaltrakt untersucht werden. Die Ausbreitung der dort entstehenden Wirbelstrukturen ist für die natürliche Stimmerzeugung sowohl bei der Erzeugung stimmhafter als auch stimmloser Töne entscheidend. Zur Nachbildung der Strömungsverhältnisse im menschlichen Stimmorgan wird ein transparenter Strömungskanal im Maßstab 3:1 mit einer nahezu naturgetreuen Wiedergabe der dynamischen Stimmlippenfunktion aufgebaut und die instationäre Strömung stromab der Stimmlippen mit der Methode der Particle-Image Velocimetry (PIV) sowie akustischer Sensoren untersucht. Die Vorgabe der Stimmlippenform und -bewegung wird über dreidimensionale Nockenwellen erzielt. Durch Variation der Nockengeometrie und -drehzahl lassen sich neben der natürlichen Stimmlippenschwingung auch die für pathologische Fälle wie z.B. Ödeme, einseitige Lähmungen oder ein Sängerknötchen typischen Bewegungen simulieren. Die gewonnenen zeitlich und örtlich hochaufgelösten Informationen zum Geschwindigkeitsfeld und der Wirbeldynamik sollen ein verbessertes Verständnis der Erzeugung der Rauschanteile der menschlichen Stimme liefern. Die qualitativen und quantitativen Ergebnisse der Untersuchungen bilden die Grundlage für ein Modell zur Synthese pathologischer Stimmgebung für den Einsatz in der Diagnostik und Therapie von Stimmstörungen.