|
| |
|
| |
|
|
Numerical simulation of videokymographic images from the results of the finite element model
Švancara, P. ; Horáček, Jaromír ; Martínek, T. ; Švec, J. G.
The study presents a two-dimensional (2D) finite element (FE) model of the fluid-structure-acoustic interaction during flow induced self-oscillation of the human vocal folds. The FE model combines the FE models of the vocal folds, the trachea and the simplified human vocal tract shaped for phonation of vowel [a:]. The fluid-structure interaction is solved using explicit coupling scheme with separated solvers for structure and fluid domain. The developed FE model comprises large deformations of the vocal-fold tissue, vocal-fold contact, fluid-structure interaction, morphing the fluid mesh according to the vocal-fold motion (Arbitrary Lagrangian-Eulerian approach), solution of unsteady viscous compressible airflow described by the Navier-Stokes equations and airflow separation during the glottis closure. The effect of lamina propria thickness and material properties on simulated videokymographic (VKG) images of vocal-fold vibrations are analyzed. Such variation of the lamina propria properties can be caused by certain vocal-fold pathologies such as Reinke's edema. The developed FE model can be used to study relations among pathological changes in vocal folds tissue, the resulting VKG images and the produced sound spectra.
|
|
|
Finite element modelling of sound pressure around the human head during phonation
Švancara, P. ; Tomeček, V. ; Horáček, Jaromír ; Švec, J. G.
The study presents finite element (FE) model of sound propagation through the vocal tract and around the human head during speech production. Similar experimental studies are not easily realisable. The FE model of the acoustic spaces corresponding to the human vocal tract for Czech vowel [a:] and acoustic space around the human head was created from computer tomography (CT) images. Modal and transient analyses (excitation by a short pulse) are used for analysis of resonant characteristics of the FE model. The production of vowel is then simulated using transient analysis of the FE models excited by Liljencrants-Fant’s (LF) glottal signal model. Formant frequencies detected from computed spectra are in good agreement with results of modal analysis and with literature. The results of numerical simulation enable evaluating of the transfer functions between a reference point and any point in the space around the head.
|
|
|
FE model of the human vocal folds considering fluid-structure interaction
Švancara, P. ; Horáček, Jaromír ; Hrůza, V.
The study presents three-dimensional finite element (FE) model of flow induced oscillations of the human vocal folds in interaction with acoustic processes in the simplified vocal tract model. The FE model includes vocal folds pretension before phonation, large deformations of the vocal fold tissue, vocal folds contact, fluid-structure interaction, morphing the fluid mesh according the vocal folds motion, unsteady viscous compressible airflow and airflow separation during the glottis closure. Fluid-structure interaction is solved using partitioned approach, where the results of solution for the flow are transferred as loads on the vocal folds surface, then the vocal folds motion is computed and then again the equations for the flow are solved. Numerical results confirmed that the developed model can be used for simulation of the vocal folds self-oscillations, and especially for numerical simulations of quantities that are difficult to measure in clinical research.
|
|
|
MKP model interakce kmitajících hlasivek s akustickým prostředím vokálního traktu
Švancara, Pavel ; Hrůza, V.
V příspěvku jsou popsány 2D a 3D MKP modely funkce hlasivek vytvořené v programu ANSYS, založené na interakci akustického (fluidního) prostředí vokálního traktu se strukturou kmitajících hlasivek, kdy jedinou zadávanou (řídící) veličinou je rychlost proudění vzduchu pod hlasivkami. Interakce ja v programu ANSYS modelována pomocí tzv. Sequential Coupled Analysis, kdy jsou výlsedky transientního výpočtu prodění v ANSYS/Flotran přenášeny jako zatížení do přechodového výpočtu pohybu struktury hlasivek. Model respektuje velké deformace struktury hlasivek, předepnutí hlasivek do fonační polohy, kontakt hlasivek během pohybu, přerušování proudu při uzavření hlasivek, změnu sítě vzduchu při pohybu hlasivek a stlačitelnost vzduchu.
|
|
|
Výpočtová a experimentální analýza vlivu odebrání mandlí na výslovnost českých samohlásek
Švancara, P. ; Vokřál, J. ; Horáček, Jaromír
Vliv vynětí mandlí na výslovnost všech českých samohlásek je v příspěvku studována numericky a experimentálně. Experimentální výsledky ukazují statisticky významné posunutí třetích formantových frekvencí pro samohlásky /a/, /e/, /o/ směrem k nižším hodnotám. Konečno-prvkové modely akustických prostor lidského vokálního traktu a prostoru kolem lidské hlavy jsou použity při numerických simulacích fonace. Výsledky ukazují, že vynětí mandlí způsobuje frekvenční posuvy některých formantových frekvencí směrem k nižším hodnotám. Frekvenční posuny jsou významně závislé na pozici a velikosti mandlí. Experiment a výpočet jsou v dobré shodě.
|
|
| |
|
|
Výpočetní modelování vlivu tonsilolektomie na tvorbu českých samohlásek
Švancara, P. ; Horáček, Jaromír
V článku jsou numericky simulovány vlivy tonsilektomie na fonaci českých samohlásek . K tomu jsou použity MKP modely akustických prostor odpovídajících lidskému vokálnímu traktu. Jsou analyzovány samohlásky /A,E,I,O,U/. K výpočtům rezonančních vlastností MKP modelů je použita modální a přechodová analýza, fonace samohlásek je simulována v časové oblasti při buzení modelů LF-signály v úrovni hlasivek. Výsledky ukazují, že tonsilektomie způsobuje posuv některých formantových frekvencí do nižších oblastí. Největší posuvy jsou u druhého a třetího formantu pro hlásku /O/ (o cca 300 Hz), pro druhý (o cca 450 Hz) a třetí (o cca 150 Hz) formant pro hlásku /U/. Frekvenční posuvy formantu významně závisí na poloze a velikosti mandlí.
|
|
|
Vliv tonsiolektomie na hlas 3D matematické modely
Vokřál, J. ; Černý, L. ; Lavička, L. ; Švancara, Pavel ; Horáček, Jaromír
Po foniatrických vyšetřeních byly vyhodnoceny magnetofonové záznamy hlasu u 14-ti pacientů (6 mužů, 8 žen, věk od 16 - 39 let). Druhé záznamy byly pořízeny přibližně 1 měsíc po vynětí mandlí. Pacienti fonovali samohlásky /a,e,i,o,u/. Akustická analýza byla provedena pomocí programu Multi-Dimensional Voice a byla určována poloha prvých 4 formantů. V matematickém modelování byla použita metoda konečných prvků (MKP). Modelovány byly české samohlásky /a/, /i/ a akustické rezonanční vlastnosti modelů byly studovány pomocí modální a přechodové analýzy s využitím softwaru SYSNOISE.
|
host ::
RSS.