本研究涉及的数值解二维非定常流的可压缩粘性流体在通道入口气流速度较低。流的不稳定是由规定的周期运动的部分通道壁具有大振幅振荡期间几乎关闭通道。流的n - s方程所描述的系统层流流动。数值解是实现使用有限体积方法(有限体积法)和预估Mac-Cormack方案詹姆逊人工粘度用四边形网格细胞。由于网格的运动,基本系统的守恒定律被认为是场(ALE)形式。不稳定流动的数值计算结果,提出了通道中进口马赫数<年代vg height="14.6" id="M1" style="vertical-align:-3.13504pt;width:81.137497px;" version="1.1" viewbox="0 0 81.137497 14.6" width="81.137497" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
=
0
。
0
1
2
,雷诺数<年代vg height="14.6" id="M2" style="vertical-align:-3.13504pt;width:82.574997px;" version="1.1" viewbox="0 0 82.574997 14.6" width="82.574997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
R
e
∞
=
4
4
8
1
,
和墙上的运动频率100赫兹。
1。介绍
当前具有挑战性的问题是数学和物理的描述机制改变气流的能量在人类声道(收敛频道)表示声音的声波能量源。语音源信号传播声门的嘴,兴奋的声supraglottal空间,成为修改声道的声共振属性(<一个href="#B1">1一个>]。来自肺部的气流导致声带的自激振荡,完全和声门关闭在正常发声机制,产生声压波动。在这项研究中,边界的运动频道,谐波打开,几乎关闭的最小截面通道,使声门的地区调查气流场的可能。
声波传播的声道模型分别从不可压缩流体模型通常是用线性声学微扰理论,位势流的波动方程(<一个href="#B2">2一个>),或者《方法产生声音的空气动力学(<一个href="#B3">3一个>]。
这项工作的目标是可压缩粘性流动的数值模拟二维收敛频道涉及真正的流动导致声波扰动的属性是“Coandă现象”(流体喷射的趋势被吸引到附近的表面),涡流对流和扩散,喷气拍打,等等一起呼吁计算机时间较低,由于3 d频道以后扩展流。特别关注分析的声压信号通道。
2。数学模型
来描述非定常可压缩粘性流体的层流通道,二维n - s方程组是视为一个数学模型。无量纲的n - s方程组表达保守的形式(<一个href="#B4">4一个>]
在哪里<年代vg height="16.375" id="M5" style="vertical-align:-2.29482pt;width:119.2875px;" version="1.1" viewbox="0 0 119.2875 16.375" width="119.2875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
(
,
,
,
]
保守的变量的向量,<年代vg height="10.6875" id="M6" style="vertical-align:-0.0pt;width:9.6750002px;" version="1.1" viewbox="0 0 9.6750002 10.6875" width="9.6750002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和<年代vg height="11.225" id="M7" style="vertical-align:-0.23827pt;width:12.2875px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.2875 11.225" width="12.2875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
向量的非粘性的通量,<年代vg height="10.6875" id="M8" style="vertical-align:-0.0pt;width:11.4125px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.4125 10.6875" width="11.4125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和<年代vg height="11.2375" id="M9" style="vertical-align:-0.23827pt;width:8.8125px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.8125 11.2375" width="8.8125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
是粘性通量的向量。静态压力<年代vg height="9.875" id="M10" style="vertical-align:-2.29482pt;width:7.7624998px;" version="1.1" viewbox="0 0 7.7624998 9.875" width="7.7624998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
由状态方程表达形式<年代pan class="equation" id="EEq2">
无量纲形式的转换使用流入参数(标明无穷下标)作为参考变量(维变量用帽子):声音的速度<年代vg height="17.674999" id="M12" style="vertical-align:-3.13504pt;width:95.412498px;" version="1.1" viewbox="0 0 95.412498 17.674999" width="95.412498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
∞
=
3
4
3
米
年代
−
1
、密度<年代vg height="17.674999" id="M13" style="vertical-align:-3.13504pt;width:119.7375px;" version="1.1" viewbox="0 0 119.7375 17.674999" width="119.7375" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
∞
=
1
。
2
2
5
k
g
米
−
3
、参考长度<年代vg height="19.1875" id="M14" style="vertical-align:-3.13504pt;width:77.775002px;" version="1.1" viewbox="0 0 77.775002 19.1875" width="77.775002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
0
。
0
2
米
和动态粘度<年代vg height="17.975" id="M15" style="vertical-align:-3.13504pt;width:129.925px;" version="1.1" viewbox="0 0 129.925 17.975" width="129.925" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
∞
=
1
8
⋅
1
0
−
6
P
一个
⋅
年代
。流入温度<年代vg height="19.1875" id="M16" style="vertical-align:-3.13504pt;width:21.975px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.975 19.1875" width="21.975" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
(<年代vg height="10.325" id="M17" style="vertical-align:-0.0pt;width:13.2875px;" version="1.1" viewbox="0 0 13.2875 10.325" width="13.2875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
)取决于声速的关系<年代vg height="19.1875" id="M18" style="vertical-align:-3.13504pt;width:80.237503px;" version="1.1" viewbox="0 0 80.237503 19.1875" width="80.237503" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
2
∞
=
∞
在哪里<年代vg height="10.8625" id="M19" style="vertical-align:-0.13794pt;width:48.337502px;" version="1.1" viewbox="0 0 48.337502 10.8625" width="48.337502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
。
4
的比例是特定的加热。流入压力满足理想气体状态方程<年代vg height="19.1875" id="M20" style="vertical-align:-3.13504pt;width:89.925003px;" version="1.1" viewbox="0 0 89.925003 19.1875" width="89.925003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
∞
=
̂
∞
∞
。
一般雷诺数(<一个href="#EEq1">2.1一个>从引用变量)计算<年代vg height="19.1875" id="M21" style="vertical-align:-3.13504pt;width:115.1625px;" version="1.1" viewbox="0 0 115.1625 19.1875" width="115.1625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
R
e
=
̂
∞
̂
∞
/
̂
∞
。无量纲动态粘度的耗散条件是温度的函数形式<年代vg height="17.887501" id="M22" style="vertical-align:-3.13504pt;width:84.625px;" version="1.1" viewbox="0 0 84.625 17.887501" width="84.625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
(
/
∞
)
3
/
4
。传热系数是表示为<年代vg height="13.55" id="M23" style="vertical-align:-2.29482pt;width:118.9px;" version="1.1" viewbox="0 0 118.9 13.55" width="118.9" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
/
(
P
r
(
−
1
)
]
,在那里<年代vg height="10.9125" id="M24" style="vertical-align:-0.17555pt;width:52.962502px;" version="1.1" viewbox="0 0 52.962502 10.9125" width="52.962502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
P
r
=
0
。
7
普朗特数。
3所示。计算域和边界条件
元音的发音,声带振动的频率是在该地区的cc 82 Hz的低音cc 1170 Hz的女高音歌喉,气管和气流速度大约是在0.3到-5.2之间<年代vg height="13.925" id="M25" style="vertical-align:-0.12538pt;width:31.950001px;" version="1.1" viewbox="0 0 31.950001 13.925" width="31.950001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
年代
−
1
考虑到人类气管直径在14.5 - -17.6范围<年代vg height="7.3125" id="M26" style="vertical-align:-0.0pt;width:24.4375px;" version="1.1" viewbox="0 0 24.4375 7.3125" width="24.4375" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
米
(<一个href="#B2">2一个>]。
有限计算域<年代vg height="14.2375" id="M27" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.5625 14.2375" width="18.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
,用于流场的数值解的通道,如图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig1/" target="_blank">1一个>。域是一个对称信道,灵感的形状的形状(<一个href="#B9">5一个>]的气管(进气通道的一部分),声带,假声带和supraglottal空间(出口部分)。上和下边界通道墙壁。墙的一部分改变其形状根据给定的点A和B之间的调和函数的时间和轴向坐标(见,例如,<一个href="#B13">6一个>])。的差距<年代vg height="13.6125" id="M28" style="vertical-align:-2.34499pt;width:23.112499px;" version="1.1" viewbox="0 0 23.112499 13.6125" width="23.112499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
是最窄的通道(在C点)的一部分。间隙宽度是振荡频率100赫兹(典型的正常男性声音)之间的最小<年代vg height="14.6" id="M29" style="vertical-align:-3.13504pt;width:93.125px;" version="1.1" viewbox="0 0 93.125 14.6" width="93.125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
我
n
=
0
。
4
米
米
和最大<年代vg height="14.7125" id="M30" style="vertical-align:-3.22282pt;width:94.949997px;" version="1.1" viewbox="0 0 94.949997 14.7125" width="94.949997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
=
2
。
8
米
米
,而不是完全关闭通道。
边界条件是在以下公式:<年代pan class="list">(1)年代pan>上游条件:<年代vg height="14.6" id="M35" style="vertical-align:-3.13504pt;width:124.05px;" version="1.1" viewbox="0 0 124.05 14.6" width="124.05" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
=
̂
∞
/
̂
∞
=
∞
,<年代vg height="14.6" id="M36" style="vertical-align:-3.13504pt;width:45.987499px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.987499 14.6" width="45.987499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
=
0
,<年代vg height="14.6" id="M37" style="vertical-align:-3.13504pt;width:45.924999px;" version="1.1" viewbox="0 0 45.924999 14.6" width="45.924999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
=
1
,<年代vg height="10.925" id="M38" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.525px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.525 10.925" width="18.525" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
从域外推<年代vg height="14.2375" id="M39" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.5625 14.2375" width="18.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
;年代pan>(2)年代pan>下游的条件:<年代vg height="14.6" id="M40" style="vertical-align:-3.13504pt;width:54.6875px;" version="1.1" viewbox="0 0 54.6875 14.6" width="54.6875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
=
1
/
和<年代vg height="13.55" id="M41" style="vertical-align:-2.29482pt;width:62.412498px;" version="1.1" viewbox="0 0 62.412498 13.55" width="62.412498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
,
,
)
外推的<年代vg height="14.2375" id="M42" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.5625 14.2375" width="18.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
;年代pan>(3)年代pan>流在墙上:<年代vg height="14.75" id="M43" style="vertical-align:-3.25792pt;width:122.3px;" version="1.1" viewbox="0 0 122.3 14.75" width="122.3" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
,
)
=
(
w
一个
l
l
,
w
一个
l
l
)
在哪里<年代vg height="14.75" id="M44" style="vertical-align:-3.25792pt;width:70.675003px;" version="1.1" viewbox="0 0 70.675003 14.75" width="70.675003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
w
一个
l
l
,
w
一个
l
l
)
墙的速度矢量和吗<年代vg height="12.225" id="M45" style="vertical-align:-0.17555pt;width:64.012497px;" version="1.1" viewbox="0 0 64.012497 12.225" width="64.012497" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
/
⃗
=
0
在哪里<年代vg height="13.55" id="M46" style="vertical-align:-2.29482pt;width:57.224998px;" version="1.1" viewbox="0 0 57.224998 13.55" width="57.224998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
/
是温度。年代pan>
一般的雷诺数(<一个href="#EEq1">2.1一个>)乘以无量纲值<年代vg height="14.2375" id="M47" style="vertical-align:-3.13504pt;width:41.637501px;" version="1.1" viewbox="0 0 41.637501 14.2375" width="41.637501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
代表运动粘度范围内,计算的实际问题,入口雷诺数<年代vg height="19.1875" id="M48" style="vertical-align:-3.13504pt;width:164.825px;" version="1.1" viewbox="0 0 164.825 19.1875" width="164.825" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
R
e
∞
=
̂
∞
̂
∞
∞
/
̂
∞
使用。
4所示。数值解
数值解使用有限体积法在保守cell-centered四边形单元网格的形式,看,例如,(<一个href="#B4">4一个>]。
有限域划分为互不相交的子域<年代vg height="16.2875" id="M49" style="vertical-align:-4.77652pt;width:24.137501px;" version="1.1" viewbox="0 0 24.137501 16.2875" width="24.137501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
(即。,quadrilateral cells). The system of (<一个href="#EEq1">2.1一个>子域)集成<年代vg height="16.2875" id="M50" style="vertical-align:-4.77652pt;width:24.137501px;" version="1.1" viewbox="0 0 24.137501 16.2875" width="24.137501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
使用格林公式和中值定理。在图示域,积分形式的有限体积法推导出使用ALE配方。ALE方法定义了同胚的参考域的映射<年代vg height="14.3875" id="M51" style="vertical-align:-3.25793pt;width:29.487499px;" version="1.1" viewbox="0 0 29.487499 14.3875" width="29.487499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
0
在初始时间<年代vg height="10.9125" id="M52" style="vertical-align:-0.17555pt;width:32.224998px;" version="1.1" viewbox="0 0 32.224998 10.9125" width="32.224998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
0
一个域<年代vg height="14.3375" id="M53" style="vertical-align:-3.21404pt;width:16.512501px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.512501 14.3375" width="16.512501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
在<年代vg height="11.0625" id="M54" style="vertical-align:-0.30096pt;width:32.224998px;" version="1.1" viewbox="0 0 32.224998 11.0625" width="32.224998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
>
0
(<一个href="#B5">7一个>]。
的预估修正(MC)计划在域四边形网格细胞移动使用。该计划是在时间和空间二阶准确使用正交正则网格(<一个href="#B4">4一个>]
在哪里<年代vg height="13.9125" id="M56" style="vertical-align:-0.11285pt;width:88.212502px;" version="1.1" viewbox="0 0 88.212502 13.9125" width="88.212502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
Δ
=
+
1
−
时间步长,<年代vg height="22.75" id="M57" style="vertical-align:-7.84375pt;width:112.85px;" version="1.1" viewbox="0 0 112.85 22.75" width="112.85" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
=
∫
∫
,
细胞的体积吗<年代vg height="16.2875" id="M58" style="vertical-align:-4.77652pt;width:24.137501px;" version="1.1" viewbox="0 0 24.137501 16.2875" width="24.137501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
,<年代vg height="10.8" id="M59" style="vertical-align:-0.11285pt;width:20px;" version="1.1" viewbox="0 0 20 10.8" width="20" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
Δ
和<年代vg height="13.5125" id="M60" style="vertical-align:-2.29482pt;width:19.1625px;" version="1.1" viewbox="0 0 19.1625 13.5125" width="19.1625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
Δ
方向网格的步骤吗<年代vg height="7.1624999" id="M61" style="vertical-align:-0.11285pt;width:8.7250004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.7250004 7.1624999" width="8.7250004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和<年代vg height="9.8625002" id="M62" style="vertical-align:-2.29482pt;width:7.875px;" version="1.1" viewbox="0 0 7.875 9.8625002" width="7.875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和向量<年代vg height="14.7125" id="M63" style="vertical-align:-3.2316pt;width:81.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 81.5625 14.7125" width="81.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
(
1
,
2
)
代表的速度优势<年代vg height="10.7375" id="M64" style="vertical-align:-0.13794pt;width:8.6000004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6000004 10.7375" width="8.6000004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(见图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig2/" target="_blank">2一个>)。物理通量<年代vg height="13.1375" id="M65" style="vertical-align:-1.76814pt;width:76.974998px;" version="1.1" viewbox="0 0 76.974998 13.1375" width="76.974998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
,
,
在边缘上<年代vg height="10.7375" id="M66" style="vertical-align:-0.13794pt;width:8.6000004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6000004 10.7375" width="8.6000004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
细胞的<年代vg height="16.2875" id="M67" style="vertical-align:-4.77652pt;width:24.137501px;" version="1.1" viewbox="0 0 24.137501 16.2875" width="24.137501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
取而代之的是数值通量(标有波浪号)<年代vg height="17.8125" id="M68" style="vertical-align:-1.76814pt;width:76.974998px;" version="1.1" viewbox="0 0 76.974998 17.8125" width="76.974998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̃
,
,
,
近似的物理通量。
对流项的近似<年代vg height="14.7125" id="M71" style="vertical-align:-3.2316pt;width:28.387501px;" version="1.1" viewbox="0 0 28.387501 14.7125" width="28.387501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和数值粘性通量<年代vg height="19.4" id="M72" style="vertical-align:-3.2316pt;width:39.712502px;" version="1.1" viewbox="0 0 39.712502 19.4" width="39.712502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
̃
在边缘上<年代vg height="10.7375" id="M73" style="vertical-align:-0.13794pt;width:8.6000004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.6000004 10.7375" width="8.6000004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
中央。偏导数的速度和温度就越高<年代vg height="19.4" id="M74" style="vertical-align:-3.2316pt;width:39.712502px;" version="1.1" viewbox="0 0 39.712502 19.4" width="39.712502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
̃
近似使用双卷吗<年代vg height="17.862499" id="M75" style="vertical-align:-4.25465pt;width:16.975px;" version="1.1" viewbox="0 0 16.975 17.862499" width="16.975" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(见[<一个href="#B4">4一个>图所示)<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig2/" target="_blank">2一个>。粘数值通量近似的物理单元格左侧的通量目前预测的步骤和边缘细胞在右侧的当前边缘校正步骤。
最后一个MC方案中使用的术语是詹姆逊人工耗散<年代vg height="17.362499" id="M76" style="vertical-align:-4.77652pt;width:65.150002px;" version="1.1" viewbox="0 0 65.150002 17.362499" width="65.150002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
一个
D
(
,
)
(<一个href="#B6">8一个>]。人工耗散是用来稳定计算,也由于速度梯度最窄宽度的通道,在哪里<年代vg height="14.7875" id="M77" style="vertical-align:-3.13504pt;width:65.512497px;" version="1.1" viewbox="0 0 65.512497 14.7875" width="65.512497" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
≈
0
。
5
。保守的变量的向量计算在一个新的水平<年代vg height="13.9125" id="M78" style="vertical-align:-0.11285pt;width:24.0375px;" version="1.1" viewbox="0 0 24.0375 13.9125" width="24.0375" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
+
1
:<年代vg height="26.0375" id="M79" style="vertical-align:-5.53383pt;width:171.5px;" version="1.1" viewbox="0 0 171.5 26.0375" width="171.5" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
+
1
,
=
+
1
,
+
一个
D
(
,
)
。
稳定条件的方案(在普通正交网格)限制了时间步<年代pan class="equation" id="EEq4">
在哪里<年代vg height="7.1875" id="M81" style="vertical-align:-0.13794pt;width:7.3874998px;" version="1.1" viewbox="0 0 7.3874998 7.1875" width="7.3874998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
表示当地声速,<年代vg height="11.0375" id="M82" style="vertical-align:-3.22282pt;width:28.8125px;" version="1.1" viewbox="0 0 28.8125 11.0375" width="28.8125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
和<年代vg height="11.3" id="M83" style="vertical-align:-3.22282pt;width:29.3125px;" version="1.1" viewbox="0 0 29.3125 11.3" width="29.3125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
域中的最大速度,<年代vg height="11.0625" id="M84" style="vertical-align:-0.30096pt;width:55.987499px;" version="1.1" viewbox="0 0 55.987499 11.0625" width="55.987499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
C
F
l
<
1
对非线性方程(<一个href="#B7">9一个>]。时间离散化的方案满足离散几何守恒定律(DGCL) [<一个href="#B8">10一个>]。
频道中使用网格细化操作细胞附近的墙上。最小细胞大小<年代vg height="9.8625002" id="M85" style="vertical-align:-2.29482pt;width:7.875px;" version="1.1" viewbox="0 0 7.875 9.8625002" width="7.875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
方向是<年代vg height="20.4125" id="M86" style="vertical-align:-4.21346pt;width:112.8px;" version="1.1" viewbox="0 0 112.8 20.4125" width="112.8" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
Δ
米
我
n
√
≈
1
/
R
e
∞
捕捉边界层的影响。图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig3/" target="_blank">3一个>显示网格的细节在域<年代vg height="14.2375" id="M87" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.5625 14.2375" width="18.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
从最狭隘的通道截面中间位置的差距。
(一)年代trong>
(b)年代trong>
5。数值结果
数值结果(使用专门开发程序)以下输入数据:马赫数<年代vg height="14.6" id="M91" style="vertical-align:-3.13504pt;width:81.137497px;" version="1.1" viewbox="0 0 81.137497 14.6" width="81.137497" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∞
=
0
。
0
1
2
(<年代vg height="17.674999" id="M92" style="vertical-align:-3.13504pt;width:107.275px;" version="1.1" viewbox="0 0 107.275 17.674999" width="107.275" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
∞
=
4
。
1
1
6
米
年代
−
1
),雷诺数<年代vg height="14.6" id="M93" style="vertical-align:-3.13504pt;width:78.887497px;" version="1.1" viewbox="0 0 78.887497 14.6" width="78.887497" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
R
e
∞
=
4
4
8
1
、大气压力<年代vg height="14.6" id="M94" style="vertical-align:-3.13504pt;width:54.6875px;" version="1.1" viewbox="0 0 54.6875 14.6" width="54.6875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
=
1
/
(<年代vg height="14.6" id="M95" style="vertical-align:-3.13504pt;width:80.137497px;" version="1.1" viewbox="0 0 80.137497 14.6" width="80.137497" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
2
=
1
0
2
9
4
2
在出口),振荡频率<年代vg height="18.4375" id="M97" style="vertical-align:-2.34499pt;width:74.337502px;" version="1.1" viewbox="0 0 74.337502 18.4375" width="74.337502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
0
0
H
z
。计算域包含<年代vg height="11.2625" id="M98" style="vertical-align:-0.3135pt;width:63.962502px;" version="1.1" viewbox="0 0 63.962502 11.2625" width="63.962502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
4
5
0
×
1
0
0
细胞<年代vg height="14.2375" id="M99" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.5625 14.2375" width="18.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
。
分两个阶段进行了计算。首先,获得一个稳定的数值解,当点a和B之间的通道有一个刚性墙固定间隙宽度的中间位置。这个解决方案是用作非定常模拟的初始条件。
图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig4/" target="_blank">4一个>显示了非定常计算的初始条件的流场域<年代vg height="14.2375" id="M100" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.5625 14.2375" width="18.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
和稳态解的收敛计算使用<年代vg height="14.2375" id="M101" style="vertical-align:-3.13504pt;width:17.2875px;" version="1.1" viewbox="0 0 17.2875 14.2375" width="17.2875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
规范动量的残差(<年代vg height="9.875" id="M102" style="vertical-align:-2.29482pt;width:15.375px;" version="1.1" viewbox="0 0 15.375 9.875" width="15.375" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
)。最大马赫数计算流场图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig4/" target="_blank">4(一)一个>是<年代vg height="14.7125" id="M103" style="vertical-align:-3.22282pt;width:91.675003px;" version="1.1" viewbox="0 0 91.675003 14.7125" width="91.675003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
=
0
。
1
7
7
(尺寸对应速度<年代vg height="17.7875" id="M104" style="vertical-align:-3.22282pt;width:109.9875px;" version="1.1" viewbox="0 0 109.9875 17.7875" width="109.9875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
米
一个
x
=
6
0
。
7
米
年代
−
1
)。图片显示非对称流开发背后的狭隘的通道截面。图在图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig4/" target="_blank">4 (b)一个>表示初始条件的非平稳的解决方案可能是造成涡流分离的固定的声门的孔和浮动。
(一)速度流场等值线绘制的马赫数年代trong>
| (b)收敛到稳态解<年代vg height="14.2375" id="M111" style="vertical-align:-3.13504pt" version="1.1" viewbox="0 0 17.2875 14.2375" width="17.2875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
规范动量的残差(<我><我>ρu)
|
气流的数值模拟计算域<年代vg height="14.2375" id="M112" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.5625 14.2375" width="18.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
在墙上的第四周期振荡呈现在图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig5/" target="_blank">5一个>显示不稳定的流场在五次瞬间在一个振动周期。大漩涡在supraglottal空间和“Coand发展<年代vg height="10.8125" id="M113" style="vertical-align:-0.12538pt;width:7.0625px;" version="1.1" viewbox="0 0 7.0625 10.8125" width="7.0625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̆
一个
”效应是明显的流场模式。马赫数的绝对最大<年代vg height="14.9" id="M114" style="vertical-align:-3.22282pt;width:91.675003px;" version="1.1" viewbox="0 0 91.675003 14.9" width="91.675003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
=
0
。
5
3
5
(<年代vg height="17.7875" id="M115" style="vertical-align:-3.22282pt;width:117.8px;" version="1.1" viewbox="0 0 117.8 17.7875" width="117.8" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̂
米
一个
x
=
1
8
3
。
5
米
年代
−
1
)在实现流场在第四周期时间<年代vg height="10.9125" id="M116" style="vertical-align:-0.17555pt;width:51.75px;" version="1.1" viewbox="0 0 51.75 10.9125" width="51.75" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
3
4
。
2
女士(<年代vg height="13.6125" id="M117" style="vertical-align:-2.34499pt;width:62.362499px;" version="1.1" viewbox="0 0 62.362499 13.6125" width="62.362499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
。
0
0
2
,打开最窄通道截面后面阶段)。流几乎成为振荡的周期在第一。
| (一)
,<年代vg height="13.7375" id="M126" style="vertical-align:-2.34499pt" version="1.1" viewbox="0 0 73.662498 13.7375" width="73.662498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
。
6
米
米
,<年代vg height="17.7875" id="M127" style="vertical-align:-3.22282pt" version="1.1" viewbox="0 0 169.075 17.7875" width="169.075" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
=
0
。
1
5
9
(
5
4
。
5
米
年代
−
1
)
|
| (b)
,<年代vg height="13.6125" id="M129" style="vertical-align:-2.34499pt" version="1.1" viewbox="0 0 73.662498 13.6125" width="73.662498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
0
。
4
米
米
,<年代vg height="17.7875" id="M130" style="vertical-align:-3.22282pt" version="1.1" viewbox="0 0 169.075 17.7875" width="169.075" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
=
0
。
2
3
6
(
8
0
。
9
米
年代
−
1
)
|
| (c)
,<年代vg height="13.7375" id="M132" style="vertical-align:-2.34499pt" version="1.1" viewbox="0 0 73.662498 13.7375" width="73.662498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
。
6
米
米
,<年代vg height="17.7875" id="M133" style="vertical-align:-3.22282pt" version="1.1" viewbox="0 0 176.8875 17.7875" width="176.8875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
=
0
。
3
7
0
(
1
2
6
。
9
米
年代
−
1
)
|
| (d)
,<年代vg height="13.6125" id="M135" style="vertical-align:-2.34499pt" version="1.1" viewbox="0 0 73.662498 13.6125" width="73.662498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
2
。
8
米
米
,<年代vg height="17.7875" id="M136" style="vertical-align:-3.22282pt" version="1.1" viewbox="0 0 169.075 17.7875" width="169.075" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
=
0
。
0
9
7
(
3
3
。
3
米
年代
−
1
)
|
| (e)
女士,<年代vg height="13.7375" id="M138" style="vertical-align:-2.34499pt" version="1.1" viewbox="0 0 73.662498 13.7375" width="73.662498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
。
6
米
米
,<年代vg height="17.7875" id="M139" style="vertical-align:-3.22282pt" version="1.1" viewbox="0 0 169.075 17.7875" width="169.075" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
米
一个
x
=
0
。
1
6
2
(
5
5
。
6
米
年代
−
1
)
|
图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig6/" target="_blank">6一个>显示了间隙宽度的三个振动周期振荡(a)和声学压力信号计算的差距(b)和出口(c)轴的通道。减去的声压计算平均值的压力信号<年代vg height="11.0375" id="M140" style="vertical-align:-3.22281pt;width:76.525002px;" version="1.1" viewbox="0 0 76.525002 11.0375" width="76.525002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
一个
c
=
−
2
。声压与时间有关的数据转换为频率相关数据(声压谱)使用离散傅里叶变换(DFT)的信号。压力的频谱声门,图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig6/" target="_blank">6 (b)一个>- - - - - -对,占主导地位的基本频率的声带振动模型<年代vg height="19.575001" id="M141" style="vertical-align:-3.25793pt;width:59.599998px;" version="1.1" viewbox="0 0 59.599998 19.575001" width="59.599998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
0
=
1
0
0
赫兹和生成的高次谐波的结果几乎节流和关闭声门的差距<年代vg height="13.6125" id="M142" style="vertical-align:-2.34499pt;width:23.112499px;" version="1.1" viewbox="0 0 23.112499 13.6125" width="23.112499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
。两个不同的政权是显而易见的声压信号的通道出口在一个振动周期的声门图<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig6/" target="_blank">6 (c)一个>离开了。相对平稳信号中主要含有低频时间间隔对应于最大声门的开放的阶段,和一个非常嘈杂的信号包含高频率与相位的最小声门的开放。四通道的声谐振腔<年代vg height="19.575001" id="M143" style="vertical-align:-3.25793pt;width:59.599998px;" version="1.1" viewbox="0 0 59.599998 19.575001" width="59.599998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
0
=
1
0
0
,<年代vg height="19.424999" id="M144" style="vertical-align:-3.13504pt;width:59.599998px;" version="1.1" viewbox="0 0 59.599998 19.424999" width="59.599998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
=
5
5
0
,<年代vg height="19.424999" id="M145" style="vertical-align:-3.13504pt;width:67.412498px;" version="1.1" viewbox="0 0 67.412498 19.424999" width="67.412498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
=
1
1
5
0
,<年代vg height="19.575001" id="M146" style="vertical-align:-3.25793pt;width:67.412498px;" version="1.1" viewbox="0 0 67.412498 19.575001" width="67.412498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
3
=
1
9
5
0
赫兹可以确定频谱包络图的通道出口的压力<一个href="//www.newsama.com/journals/jam/2012/545120/fig6/" target="_blank">6 (c)一个>- - - - - -对。第一声共振<年代vg height="19.424999" id="M147" style="vertical-align:-3.13504pt;width:80.425003px;" version="1.1" viewbox="0 0 80.425003 19.424999" width="80.425003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
=
5
5
0
H
z
(见频谱峰值在cc 500 Hz)对应于第一本征频率<年代vg height="19.1875" id="M148" style="vertical-align:-3.13504pt;width:18.137501px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.137501 19.1875" width="18.137501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
一个简单的管的长度完全通道封闭在进口和出口(开放<年代vg height="19.1875" id="M149" style="vertical-align:-3.13504pt;width:333.77499px;" version="1.1" viewbox="0 0 333.77499 19.1875" width="333.77499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
=
̂
∞
/
(
4
⋅
)
=
3
4
3
米
年代
−
1
/
(
4
⋅
0
。
1
6
米
)
=
5
3
6
H
z
)。声学共振更阻尼随着频率增加,可引起的流体粘度和粘度数值数值方法(常数级的实现<年代vg height="17.362499" id="M150" style="vertical-align:-4.77652pt;width:65.150002px;" version="1.1" viewbox="0 0 65.150002 17.362499" width="65.150002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
一个
D
(
,
)
)。
| (一)规定的间隙宽度的振荡<年代vg height="18.4375" id="M152" style="vertical-align:-2.34499pt" version="1.1" viewbox="0 0 53.5 18.4375" width="53.5" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
0
0
赫兹。
|
| (b)声压的差距和DFT频谱<年代vg height="19.575001" id="M153" style="vertical-align:-3.25793pt" version="1.1" viewbox="0 0 80.425003 19.575001" width="80.425003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
0
=
1
0
0
H
z
。
|
| (c)出口的声压和DFT谱-<年代vg height="19.575001" id="M154" style="vertical-align:-3.25793pt" version="1.1" viewbox="0 0 59.599998 19.575001" width="59.599998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
0
=
1
0
0
,<年代vg height="19.424999" id="M155" style="vertical-align:-3.13504pt" version="1.1" viewbox="0 0 59.599998 19.424999" width="59.599998" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
=
5
5
0
,<年代vg height="19.424999" id="M156" style="vertical-align:-3.13504pt" version="1.1" viewbox="0 0 67.412498 19.424999" width="67.412498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
2
=
1
1
5
0
,<年代vg height="19.575001" id="M157" style="vertical-align:-3.25793pt" version="1.1" viewbox="0 0 88.237503 19.575001" width="88.237503" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
3
=
1
9
5
0
H
z
。
|
5.1的话。我>年代pan>我们使用一些测试细和粗网格在计算域。域也长期在上游和下游的部分。实现结果大约相同的细网格上。年代pan>
5.2的话。我>年代pan>数学模型(<一个href="#EEq1">2.1一个>)在这种情况下使用的层流值得商榷。第一个近似,我们应该未成形的湍流在进口通道的一部分。年代pan>
5.3的话。我>年代pan>验证的计算,这种情况下是不完整的,因为实验。Semivalidation与粒子图像测速技术显现的方法计算的比较(PIV)实验,但是我们只能定性行为流的比较。完整的验证的代码通过涡轮级联计算亚音速和跨音速流周期域显示,例如,在[<一个href="#B8">10一个>]。年代pan>
6。讨论和结论
频道显示的数值解大涡结构开发的supraglottal空间缓慢移动下游和逐渐衰减。可以检测到一个“Coand<年代vg height="10.8125" id="M158" style="vertical-align:-0.12538pt;width:7.0625px;" version="1.1" viewbox="0 0 7.0625 10.8125" width="7.0625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̆
一个
计算流场现象”模式。类似的一代的大规模的漩涡,漩涡对流和扩散,喷射着,和一般流模式在物理模型实验获得的声带利用PIV方法(<一个href="#B9">5一个>,11一个>,12一个>]。
结果表明,粘性流的一些数值结果对称信道使用对称网格和计划可以不对称,这取决于几何和雷诺数。观察这种效应也为层流计算跨声速流(<一个href="#B12">13一个>]。假设的轴对称解轴对称渠道(见[<一个href="#B13">6一个>)不包括“Coand建模<年代vg height="10.8125" id="M159" style="vertical-align:-0.12538pt;width:7.0625px;" version="1.1" viewbox="0 0 7.0625 10.8125" width="7.0625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
̆
一个
”效应和大涡结构的大小可比的截面通道。
计算压力的分析揭示了渠道的基本声学特征。这是有前途的结果对未来的研究人类声音的直接建模生成的流振动声门考虑真正的人类声道形状发声和节流声门的间隙宽度为零。
承认
本文研究计划支持的部分男男同性恋者6840770010,GAČR P101/11/0207 201/08/0012。