Strömungsphysikalische Ursache-Wirkungs-Analyse irregulärer Stimmlippenbewegungen bei der menschlichen Stimmgebung (Passives Modell) [IMFD]
Final Report Abstract
Für grundlegende physikalische Untersuchungen der menschlichen Stimmbildung wurde die Strahlausbreitung im supraglottalen Raum erforscht. Dafür wurde ein dreifach vergrößertes mechanisches Modell der Stimmlippen generiert. Aufgrund der Modellvergrößerung und der Verwendung von Wasser als strömendes Medium lassen sich die hochdynamischen Vorgänge der Strahlentwicklung mit einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung mit optischen Messmethoden (z.B. HSPIV) berührungsfrei analysieren. Das Nockenmodell der Stimmlippen ermöglicht den Einsatz verschiedener Glottisschlusstypen. Es wurden Grundparameter am Modell gemessen (z.B. instationärer Volumenstromverlauf und daraus abgeleitete Größen), die gleichzeitig als gemessene Randbedingungen in den numerischen Untersuchungen angewendet wurden. Eine wesentliche Erweiterung des Modells erfolgte durch den Einsatz einer zweiten Verengung (Taschenfalten) im supraglottalen Raum. Deren Einfluss auf das strömungsakustische Quellspektrum wurde untersucht. Als Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die Anwesenheit der Taschenfalten durch ihre stabilisierende Wirkung auf den Glottisstrahl auch im Fall einer irregulären Stimmlippenbewegung (unvollständig schließend) das dipolare Quellspektrum nur unwesentlich verändern. Das Entfernen der Taschenfalten führt jedoch zu einer deutlichen Erhöhung der höherfrequenten Anteile im Spektrum. Das Modellexperiment wurde durch zeitaufgelöste dreidimensionale numerische Simulationen erweitert, welche unter den gleichen Randbedingungen wie im Modellexperiment durchgeführt wurden. Aus den Simulationen ließen sich strömungsakustische Quellen extrahieren und in eine aeroakustische Simulationsrechnung überführen. Der Einfluss supraglottaler Strömungsstrukturen auf das akustische Quellfeld konnte gezeigt werden. Die notwendige dreidimensionale Berechnung der strömungsakustischen Quellen konnte ebenfalls herausgearbeitet werden.
Publications
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Experimental Flow Study of Modeled Regular and Irregular Glottal Closure Types. Logopedics Phoniatrics Vocology, 35(1):45-50;2010
B. C. Kirmse, M. Triep, C. Brücker, M. Döllinger, M. Stingl
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Three-dimensional nature of the glottal jet. J Acoust Soc Am, 127(3):1537-1547;2010
A. M. Triep and C. Brücker
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Asymmetric glottal jet deflection: differences of twoand three-dimensional models. J Acoust Soc Am, 130(6):EL373-EL379;2011
D. W. Mattheus and C. Brücker
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Optimized transformation of the glottal motion into a mechanical model. Med Eng & Physics, 33:210-217;2011
E. M. Triep, C. Brücker, M. Stingl, M. Döllinger
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Starting jet flows in a three-dimensional channel with larynx-shaped constriction. Computers & Fluids, 48:68-83;2011
C. R. Schwarze, W. Mattheus, J. Klostermann, C. Brücker
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On the jet formation through a leaky glottis. J Fluids Structures, 50:137-152;2014
F. C. Kirmse and C. Brücker
