Simulation of acoustic pressure and flow velocity in human glottis

0314079 - ÚT 2009 RIV US eng A - Abstract
Šidlof, Petr - Chaigne, A. - Doaré, O. - Cadot, O.
Simulation of acoustic pressure and flow velocity in human glottis.
[Simulace akustického tlaku a rychlosti proudění v lidských hlasivkách.]
Journal of the Acoustical Society of America. Acoustical Society of America. Roč. 123, - (2008), s. 3664-3664. ISSN 0001-4966. E-ISSN 1520-8524
R&D Projects: GA AV ČR KJB200760801
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20760514
Keywords : flow separation * Navier-Stokes equations * vocal folds
Subject RIV: BI - Acoustics

The pressure and velocity fields in coronal plane along the vibrating vocal folds were studied using a finite element mathematical model. The shapes of the vocal folds were specified according to data measured on excised human larynges in phonation position. The mathematical model of the flow is based on 2D incompressible Navier-Stokes equations adapted to deal with the time-variable shape of the domain, caused by vocal fold vibration. The numerical simulations allow to observe closely various flow features related to phonation - flow separation in the glottis, Coanda effect or vortex shedding. The numerical results were verified experimentally by Particle Image velocimetry (PIV) on a physical vocal fold model. In addition to acoustic, subglottal pressure and impact intensity measurements, flow velocity fields were recorded in the domain immediately above glottis.

Práce je věnována výpočtům tlakového a rychlostního pole v okolí kmitajících hlasivek metodou konečných prvků. Tvar hlasivek byl specifikován podle měření excizovaných hrtanů ve fonačním postavení. Matematický model je založen na 2D nestlačitelných Navier-Stokesových rovnicích v ALE-formulaci, která umožňuje pracovat v časově proměnlivé oblasti. Výsledky numerických simulací demonstrují odtrhávání proudu v hlasivkách, Coandův efekt a odtrhávání vírů. Numerické výsledky byly ověřeny experimentálně pomocí metody PIV na fyzikálním modelu hlasivek. Kromě akustických, tlakových a dynamických měření byly zaznamenány proudová pole v oblasti bezprostředně za hlasivkami. Analýza PIV záznamů poskytuje základní vhled do dynamiky supraglotického proudění. Kromě jiných aplikací by výsledky v budoucnu měly být použity pro modelování zpěvného hlasu založeném na fyzikálních modelech
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0164706