|
|
Využití metody konečných prvků pro modelování šíření hlasu vokálním traktem a okolo hlavy člověka
Tomeček, Vojtěch ; Pellant, Karel (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá vytvořením výpočtového modelu určeného ke zkoumání šíření akustických vln vokálním traktem člověka a prostorem okolo jeho hlavy. Práce obsahuje krátký přehled anatomie relevantních partií a rešerši podstatných dříve publikovaných modelů. Součástí práce je dále vytvoření trojrozměrného modelu geometrie lidské hlavy vč. vokálního traktu na základě snímků CT, vytvoření konečnoprvkové sítě na dané geometrii a realizace výpočtového algoritmu. Následuje samotné výpočtové řešení, uvažující akustické tlumení na stěnách vokálního traktu a vyzařování do volného prostoru. Dosažené výsledky jsou porovnány s literaturou. Posuzována jsou zkreslení frekvenčních spekter v jednotlivých zvolených uzlech v okolí hlavy a na povrchu tváře a výsledky jsou porovnány s relevantní literaturou. Závěry poslouží jako podklad eventuálních frekvenčních korekcí pro různé polohy mikrofonů používaných při diagnostice hlasu nebo jeho snímání obecně, např. při řeči nebo zpěvu.
|
|
| |
|
|
Výpočtové modelování hluku vyzařovaného tramvajovým kolem při průjezdu zatáčkou
Motyka, Jakub ; Fiedler, Robert (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se věnuje výpočtovému modelování jevu pískání tramvajových kol při průjezdu oblouky o malém poloměru. Přítomnost příčného prokluzu v kontaktu mezi kolem a kolejnicí spolu s jevem prokluz-ulpění (slip-stick) vede k samobuzenému kmitání kola, což má za následek vyzařování nepříjemného pískavého zvuku. Byly vytvořeny dva MKP modely řešené ve frekvenční oblasti. První model je založen na předepnuté modální analýze. Vzhledem k tomu, že matice tuhosti soustavy je nesymetrická, mohou se vyskytnout nestabilní vlastní čísla. Předpokládá se, že samobuzené kmity kola se vyskytnou na frekvencích odpovídajících těmto vlastním číslům. Druhý model využívá odezvu na buzení harmonickou silou (harmonickou analýzu). Kolo je buzeno silou v kontaktu ve směru příčného prokluzu. Kontaktní síla je získána externě pomocí jednoduchého analytického modelu řešeného v časové oblasti. Výsledky získané v harmonické analýze jsou dále použity pro výpočet hluku vyzařovaného kolem.
|
|
|
Výpočtové modelování aerodynamického hluku při obtékání tělesa
Sýkora, Daniel ; Hájek, Petr (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním aerodynamického hluku při obtékání těles. V úvodní části diplomové práce je na vzorové úloze nasimulováno proudění kolem statického válce. Simulace jsou provedeny pro různé hustoty sítě a časový krok. Výsledky ze simulací jsou porovnány mezi sebou a bude demonstrována konvergence výsledků v závislosti na hustotě sítě. Další řešenou úlohou je výpočet aerodynamického hluku při obtékání kolem statického válce. Tato úloha je složitějšího charakteru, jelikož zde dochází k turbulentnímu proudění. Výpočet aerodynamického hluku je proveden na základě dvou přístupů, a to akustické analogie a přímé metody založené na stlačitelném proudění. V diplomové práci jsou dále uvedeny a demonstrovány vybrané modely turbulence a analyzován vliv na přesnost výpočtu aerodynamického hluku. Všechny poznatky z předchozích úloh jsou aplikovány a využity při výpočtu aerodynamického hluku při obtékání zjednodušeného modelu zpětného bočního zrcátka automobilu. Byl vytvořen rovinný (2D) a prostorový (3D) model a aerodynamický hluk je počítán pomocí Ffowcs Wiliams and Hawkings akustické analogie s DES modelem turbulence. V poslední části diplomové práce je analyzován vliv upravené geometrie zpětného bočního zrcátka na vyzařovaný hluk. Použití uchycení zrcátka vedlo k lepším aerodynamickým vlastnostem a menšímu výslednému aerodynamickému hluku.
|
|
|
Výpočtové modelování šíření lidského hlasu vokálním traktem a v prostoru okolo hlavy
Švarc, Martin ; Pellant, Karel (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Následující diplomová práce se zabývá vytvořením výpočtového modelu pro šíření akustických vln lidským vokálním traktem a následně prostorem okolo hlavy člověka. Detailní zmapování akustického pole okolo hlavy člověka je důležité pro zpřesnění měření lidského hlasu. Součástí práce je tvorba trojrozměrného konečně-prvkového modelu lidské hlavy a vokálního traktu při fonaci samohlásky /:a/ na základě dat z výpočtové tomografie, dále rešeršní studie funkce vokálního traktu, biomechanika tvorby lidského hlasu, přehled doposud v literatuře publikovaných výpočtových modelů a v literatuře uváděných měření šíření hlasu lidským vokálním traktem a v prostoru okolo hlavy. Následuje samotné výpočtové řešení šíření akustických vln od hlasivek skrz vokální trakt a prostorem okolo hlavy člověka při uvažování akustické absorpce na stěnách vokálního traktu a na pokožce hlavy pro různé typy buzení. Výsledky jsou porovnány s doposud publikovanými měřeními šíření lidského hlasu a analyzují se hlavně zkreslení frekvenčních spekter v jednotlivých bodech v prostoru okolo hlavy a v její blízkosti kam se obvykle umisťují snímací mikrofony. Výsledků výpočtového modelování bude možné eventuálně využít pro frekvenční korekce pro různé polohy mikrofonů snímající šíření hlasu při jeho diagnostice, řeči nebo zpěvu.
|
|
| |
|
|
Náhradní hlasivky pro generování zdrojového hlasu: Počítačové modelování funkce hlasivek
Matug, Michal ; Vampola, Tomáš (oponent) ; Horáček, Jaromír (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Práce se zabývá výpočtovým modelováním funkce lidských hlasivek a vokálního traktu s využitím metody konečných prvků (MKP). Hlas hraje klíčovou roli v lidské komunikaci. Proto je jedním z důležitých cílů současné medicíny vytvořit umělé hlasivky, které by mohly být implantovány pacientům, kterým musely být odstraněny jejich hlasivky původní. Pro pochopení principů tvorby hlasu, určení parametrů, které musí umělé hlasivky splňovat a ověření jejich funkčnosti je možno využít výpočtového modelování. První část práce se zabývá výpočtovým modelováním pro tvorbu lidského hlasu šeptem. V této kapitole byl na MKP modelu vokálního traktu a průdušnice zkoumán vliv velikosti mezihlasivkové mezery na rozložení vlastních frekvencí pro jednotlivé samohlásky. Dále je v práci prezentován rovinný (2D) konečnoprvkový model samobuzeného kmitání lidských hlasivek v interakci s akustickými prostory vokálního traktu. Rovinný model vokálního traktu byl vytvořen na základě snímků z magnetické rezonance (MRI). Pro řešení interakce mezi strukturou a tekutinou je použito explicitní výpočtové schéma s oddělenými řešiči pro strukturu a pro proudění. Vytvořený výpočtový model zahrnuje: velké deformace tkáně hlasivek, kontakt mezi hlasivkami, interakci mezi strukturou a tekutinou, morfování sítě vzduchu podle pohybu hlasivek (metoda Arbitrary Lagrangian-Eulerian), neustálené viskózní a stlačitelné nebo nestlačitelné proudění popsané pomocí Navier-Stokesových rovnic a přerušování proudu vzduchu během uzavření hlasivek. Na tomto modelu jsou zkoumány projevy změn tuhosti a tlumení jednotlivých vrstev (zejména pak laminy proprii). Součástí této výpočtové analýzy je také porovnání chování hlasivek pro stlačitelný a nestlačitelný model proudění. Ze získaných výsledků výpočtu MKP modelu jsou následně vytvářeny videokymogramy (VKG), které umožňují porovnat pohyb mezi jednotlivými variantami modelu a se skutečnými lidskými hlasivkami. V další části práce je potom prezentován prostorový (3D) MKP model samobuzeného kmitání lidských hlasivek. Tento prostorový model vznikl z předchozího rovinného modelu vytažením do třetího rozměru. Na tomto modelu byl opět porovnáván vliv použití stlačitelného a nestlačitelného modelu proudění na pohyb hlasivek a vytvářený zvuk s využitím videokymogramů a zvukových spekter. Poslední část práce se zabývá jednou z možností náhrady přirozeného zdrojového hlasu v podobě plátkového elementu. Chování plátkového elementu bylo zkoumáno na výpočtovém a experimentálním modelu. Experimentální model umožňuje změny v nastavení vzájemné polohy plátku vůči dorazu a provádění akustických a optických měření.
|
|
|
Řešení dynamických charakteristik jednoduchých modelů hlasivek
Kubíček, Radek ; Švancara, Pavel (oponent) ; Hájek, Petr (vedoucí práce)
Bakalářská práce spadá do oblasti biomechaniky hlasu a jejím těžištěm je získání dynamických charakteristik jednoduchých analytických a konečnoprvkových modelů hlasivek. Práce obsahuje popis základních teorií tvorby hlasu a podrobný rozbor nejpoužívanějších výpočtových modelů. Nutností je také anatomický a fyziologický úvod včetně základních patologických poruch. Chování výpočtových modelů z rešeršní části demonstrují jejich základní charakteristiky obdržené pomocí modální analýzy a řešení pohybových rovnic. Obdržené hodnoty vlastních frekvencí spadají do rozmezí uvedených v literatuře. Cílem práce je srovnání analytického a numerického řešení a použitých výpočtových modelů.
|
|
|
Výpočtové modelování šíření slizniční vlny u lidských hlasivek
Vintr, Lukáš ; Hájek, Petr (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Cílem práce je na modelu hlasivky provést analýzu vlivu materiálových parametrů jednotlivých vrstev tkáně hlasivek na šíření slizniční vlny. Nejdříve je na základě literatury uveden stručný přehled současných přístupů při experimentálním a výpočtovém modelování šíření slizniční vlny. Dále je pak pomocí modální analýzy zkoumán vliv modulu pružnosti v tahu epitelu a povrchové laminy proprii na vlastní frekvence a tvary kmitů. Šíření slizniční vlny bylo následně analyzováno pomocí přechodové analýzy jako odezva hlasivky na rázové buzení silou na spodní část hlasivky. Byl vyhodnocován vliv materiálových parametrů na amplitudu a rychlost šíření slizniční vlny po povrchu hlasivky. V závěru práce je uvedeno doporučení, dle zaznamenaných výsledků, použít nižší moduly pružnosti v tahu povrchové laminy proprii v modelech s interakcí s proudem vzduchu, protože je zde mnohem výraznější šíření slizniční vlny odpovídající chování skutečných lidských hlasivek.
|
|
|
Vibrace šasi rootsova dmychadla
Wolf, David ; Hadaš, Zdeněk (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá analýzou vibrací šasi rootsova dmychadla. Na začátku popisuje výpočtové metody pro řešení vibrací v nízkofrekvenční oblasti. Dále se pak zabývá tvorbou konečněprvkového modelu šasi a následnému výpočtu vlastních frekvencí, tvarů kmitů a šíření vibrací s analýzou možných konstrukčních úprav, vedoucích k jejich snížení.
|
host ::
RSS.