【摘要】：當(dāng)前,計(jì)算聲學(xué)在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,在語(yǔ)音學(xué)上聲學(xué)仿真技術(shù)已經(jīng)非常成熟,特別是靜態(tài)聲道(邊界)的聲學(xué)仿真。然而在研究語(yǔ)音生成過(guò)程中,人體聲道比較復(fù)雜,特別是連續(xù)發(fā)音過(guò)程中,常還伴隨著聲道形狀的實(shí)時(shí)變化,該過(guò)程所引起的復(fù)雜邊界、移動(dòng)邊界問(wèn)題尚未有很好的解決方法。因此,真實(shí)、準(zhǔn)確地探究人類(lèi)言語(yǔ)生成過(guò)程中聲波在聲道中傳播顯得尤為重要。目前,聲學(xué)的數(shù)值模擬的方法有:基于網(wǎng)格法和無(wú)網(wǎng)格法,其中基于網(wǎng)格法包括邊界元法、有限元法和時(shí)域有限差分方法等,這些傳統(tǒng)的基于網(wǎng)格的方法在計(jì)算聲學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)取得很大的成功。特別是時(shí)域有限差分方法因其高效、準(zhǔn)確等特點(diǎn)在聲學(xué)計(jì)算得到廣泛的應(yīng)用,但該方法在處理含有復(fù)雜邊界和移動(dòng)邊界問(wèn)題時(shí),常常伴隨有網(wǎng)格重構(gòu)和網(wǎng)格畸變等,同時(shí)這樣很容易造成較大的計(jì)算誤差,且計(jì)算過(guò)程相當(dāng)耗時(shí)。為了解決該問(wèn)題,本文將時(shí)域有限差分方法和浸入式邊界法二者結(jié)合并建模,進(jìn)而將其應(yīng)用于聲道的聲學(xué)分析。浸入式邊界法是計(jì)算流體力學(xué)領(lǐng)域一重要方法,主要用來(lái)處理復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)下流體的運(yùn)動(dòng)情況和各種移動(dòng)邊界問(wèn)題,在二者結(jié)合的聲學(xué)計(jì)算模型中,它將聲道邊界和聲波的相互作用通過(guò)在聲學(xué)控制方程中加附加力來(lái)體現(xiàn),并在計(jì)算中采用簡(jiǎn)單規(guī)則的笛卡爾網(wǎng)格,網(wǎng)格上的參數(shù)信息(壓力和速度等)由時(shí)域有限差分法交替進(jìn)行計(jì)算。為了驗(yàn)證該數(shù)學(xué)模型在求解含有復(fù)雜邊界和移動(dòng)邊界的問(wèn)題時(shí)的正確性和有效性,本文進(jìn)行了針對(duì)普通話元音的聲學(xué)仿真實(shí)驗(yàn),通過(guò)與MRI測(cè)量結(jié)果的對(duì)比,來(lái)驗(yàn)證本文模型的正確性。同時(shí)在該模型的基礎(chǔ)上,將其應(yīng)用到聲道動(dòng)態(tài)變化的數(shù)值仿真上,從而闡明該模型能夠求解含有復(fù)雜邊界和移動(dòng)邊界問(wèn)題。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O241.3;O42

【參考文獻(xiàn)】

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1 應(yīng)隆安;;吸收邊界條件和完美匹配層[J];數(shù)學(xué)年刊A輯(中文版);2010年02期

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本文編號(hào)：2673064