Large Eddy Simulations for Aeroacoustics of Human Phonations

Ing. Martin Lasota

Disertační práce

Abstract:

This dissertation deals with numerical modeling of 3D incompressible laryngeal flow during human phonation of five cardinal vowels /u, i, \textipa{A}, o, ae/. This work aims to describe the correlation between turbulent flow simulations with a conventional (One-equation, WALE) or newly implemented anisotropic minimum dissipation (AMD) subgrid-scale model and its impact on the aeroacoustic spectrum in human phonation. Given the large variety of scales in the flow and acoustics, the simulation is separated in two steps: computing the flow in the larynx using the finite volume method on a fine grid followed by computing the sound sources and wave propagation from the larynx to the radiation space around the mouth using the finite element method on a coarse acoustic grid.

Abstract:

Disertační práce se zabývá numerickým modelováním 3D nestlačitelného proudění vzduchu při lidské fonaci pěti kardinálních samohlásek /u, i, \textipa{A}, o, ae/. Vědecký přínos této práce je v popisu souvislosti mezi výpočtem turbulentního proudění při použití konvenčního subgrid modelu (jednorovnicový, WALE), či nově implementovaného anizotropního minimálně disipačního (AMD) subgrid modelu a jeho vlivu na aeroakustický výpočet fonace. Vzhledem k velké škále měřítek v turbulentním proudění a v akustice je simulace rozdělena tak, že výpočet nestlačitelného proudění v hrtanu je realizován metodou konečných objemů na jemné síti a zdroje zvuku včetně šíření zvukových vln od hrtanu až do vyzařovaného prostoru okolo úst metodou konečných prvků na hrubé akustické síti.

Keywords

simulace pohybu velkých vírů, subgrid model, anizotropní minimálně disipační model, perturbovaná konvektivní vlnová rovnice, modelování lidské fonace

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 2. 5. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Petr Šidlof, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Doktorský studijní program / obor:
Aplikované vědy v inženýrství / Aplikované vědy v inženýrství