Numerické modelování kmitání hlasivek

Abstract

Název práce: Numerické modelování kmitání hlasivek Autor: Mgr. Bc. Jakub Michálek Katedra: Katedra geofyziky Vedoucí diplomové práce: RNDr. Jakub Velímský, Ph. D., katedra geofyziky Abstrakt: Vytvořil jsem 2D model kmitání hlasivek vybuzeného interakcí s prou- dící tekutinou (FSI model). Použil jsem přitom teorii velkých deformací struktury. Proudění bylo modelováno jako viskózní nestlačitelná tekutina. Numerický pro- blém byl řešen metodou konečných prvků (FEM) s použitím zobecněné Lagrange- ovy-Eulerovy (ALE) metody. Model zachycuje předfonační režim bez kontaktu hlasivek a stavy bezprostředně vedoucí ke kontaktu hlasivek. Porovnal jsem ča- sovou závislost veličin zjištěných na senzorech připoutaných na hlasivku, určil jsem její frekvenční charakteristiku a porovnal výsledky s modální analýzou. Ná- sledně jsem zpracoval parametrickou studii závislosti kmitání na vstupní rychlosti vzduchu, předfonační vzdálenosti hlasivek a jejich pružnosti. Parametrická stu- die potvrzuje, že jak dostatečné zvýšení vstupní rychlosti vzduchu, tak dostatečné zúžení hlasivkové štěrbiny vedou k začátku fonace. Parametrická studie také uka- zuje, že změna elastických parametrů má podobný dopad na posun spektra jak pro FSI model, tak pro modální analýzu. Klíčová slova: Hlasivky, velké deformace, metoda konečných prvků

Title: Numerical modelling of vocal folds Author: Mgr. Bc. Jakub Michálek Department: Geophysics Department Supervisor: RNDr. Jakub Velímský, Ph. D., Geophysics Department Abstract: I created a 2D model of vocal fold oscillations driven by interaction with fluid flow (FSI model). I used the theory of finite strains of the structure. The flow was modelled as a viscous incompressible fluid. The numerical problem was solved by the finite element method (FEM) with the arbitrary Lagrangian- Eulerian (ALE) method. The model shows the regime before phonation without the contact of the vocal folds and the states that directly lead to the contact of the vocal folds. I compared the time dependence of the quantities measured at sensors attached to the folds. I measured the frequency characteristics and compared the results with the modal analysis. Consequently, I calculated a parametric study of the dependence of the oscillations on the inlet air velocity, the original distance of the vocal folds and the elasticity of the vocal folds. The parametric study confirms that a sufficient increase of the inlet air velocity and a sufficient constriction of the glottis lead to the phonation onset. The parametric study also shows that changing elastic parameters has a similar effect on the spectrum for both the FSI model and the modal...