Suppr超能文献

在放大的声带模型中对射流动力学进行相平均和逐周期分析。

Phase-averaged and cycle-to-cycle analysis of jet dynamics in a scaled up vocal-fold model.

作者信息

Ringenberg Hunter, Rogers Dylan, Wei Nathaniel, Krane Michael, Wei Timothy

机构信息

Mechanical & Materials Eng'g, University of Nebraska-Lincoln, Lincoln, NE 68588, USA.

Applied Research Laboratory, Pennsylvania State University, State College, PA 16802, USA.

出版信息

J Fluid Mech. 2021 Jul 10;918. doi: 10.1017/jfm.2021.365. Epub 2021 May 17.

Abstract

Phase-averaged and cycle-to-cycle analysis of key contributors to sound production in phonation is examined in a scaled-up vocal-fold model. Simultaneous temporally and spatially resolved pressure and velocity measurements permitted examination of each term in the streamwise integral momentum equation. The relative sizes of these terms were used to address the issue of whether transglottal pressure is a surrogate for vocal-fold drag, a quantity directly related to sound production. Further, time traces of transglottal pressure and volume flow rate provided insight into the role of cycle-to-cycle variations in voiced sound production which affect voice quality. Experiments were conducted using a 10× scaled-up model in a free-surface water tunnel. Two-dimensional vocal-fold models with semi-circular ends inside a square duct were driven with constant opening and closing speeds. The time from opening to closed, , was half the oscillation period. Time-resolved digital particle image velocimetry (DPIV) and pressure measurements along the duct centreline were made for 3650 ≤ ≤ 8100 and equivalent life frequencies from 52.5 to 97.5 Hz. Results showed that transglottal pressure does serve as a surrogate for the vocal-fold drag. However, smaller but non-negligible momentum flux and inertia terms, caused by the jet and vocal-fold motions, may also contribute to vocal-fold drag. Further, cycle-to-cycle variations including jet switching and modulation are inherent in flows of this type despite their high degrees of symmetry and repeatability. The origins of these variations and their potential role in sound production and voice quality are discussed.

摘要

在一个放大的声带模型中,对发声过程中声音产生的关键因素进行了相位平均和逐周期分析。同时进行的时间和空间分辨压力及速度测量,使得能够研究流向积分动量方程中的每一项。这些项的相对大小被用于解决经声门压力是否可替代声带阻力这一问题,声带阻力是与声音产生直接相关的一个量。此外,经声门压力和体积流量的时间轨迹深入揭示了逐周期变化在浊音产生中对语音质量的影响作用。实验是在一个自由表面水洞中使用一个放大10倍的模型进行的。在一个方形管道内具有半圆形端部的二维声带模型以恒定的开合速度驱动。从打开到关闭的时间 为振荡周期的一半。在3650 ≤ ≤ 8100以及等效生命频率从52.5到97.5赫兹的条件下,沿着管道中心线进行了时间分辨数字粒子图像测速(DPIV)和压力测量。结果表明,经声门压力确实可替代声带阻力。然而,由射流和声带运动引起的较小但不可忽略的动量通量和惯性项,也可能对声带阻力有贡献。此外,尽管这类流动具有高度的对称性和重复性,但包括射流切换和调制在内的逐周期变化是其固有的。讨论了这些变化的起源及其在声音产生和语音质量中的潜在作用。

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