Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A Unified Numerical Simulation of Vowel Production That Comprises Phonation and the Emitted Sound
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).ORCID-id: 0000-0002-1695-8809
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).ORCID-id: 0000-0003-4256-0463
Visa övriga samt affilieringar
2017 (Engelska)Ingår i: Proceedings of the Annual Conference of the International Speech Communication Association, INTERSPEECH 2017, The International Speech Communication Association (ISCA), 2017, s. 3492-3496Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Abstract [en]

A unified approach for the numerical simulation of vowels is presented, which accounts for the self-oscillations of the vocal folds including contact, the generation of acoustic waves and their propagation through the vocal tract, and the sound emission outwards the mouth. A monolithic incompressible fluid-structure interaction model is used to simulate the interaction between the glottal jet and the vocal folds, whereas the contact model is addressed by means of a level set application of the Eikonal equation. The coupling with acoustics is done through an acoustic analogy stemming from a simplification of the acoustic perturbation equations. This coupling is one-way in the sense that there is no feedback from the acoustics to the flow and mechanical fields. All the involved equations are solved together at each time step and in a single computational run, using the finite element method (FEM). As an application, the production of vowel [i] has been addressed. Despite the complexity of all physical phenomena to be simulated simultaneously, which requires resorting to massively parallel computing, the formant locations of vowel [i] have been well recovered.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
The International Speech Communication Association (ISCA), 2017. s. 3492-3496
Serie
Proceedings of the Annual Conference of the International Speech Communication Association, INTERSPEECH, ISSN 2308-457X ; 2017
Nyckelord [en]
Numerical voice production, phonation, vocal tract acoustics, fluid-structure interaction, finite element method
Nationell ämneskategori
Strömningsmekanik och akustik
Forskningsämne
Tillämpad matematik och beräkningsmatematik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-219554DOI: 10.21437/Interspeech.2017-1239Scopus ID: 2-s2.0-85039159138OAI: oai:DiVA.org:kth-219554DiVA, id: diva2:1163574
Konferens
18th Annual Conference of the International Speech Communication Association, INTERSPEECH 2017, Stockholm, Sweden, 20 August 2017 through 24 August 2017
Projekt
Eunison
Forskningsfinansiär
EU, FP7, Sjunde ramprogrammet, 308874
Anmärkning

QC 20171211

Tillgänglig från: 2017-12-07 Skapad: 2017-12-07 Senast uppdaterad: 2018-05-08Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Adaptive Finite Element Methods for Fluid Structure Interaction Problems with Applications to Human Phonation
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Adaptive Finite Element Methods for Fluid Structure Interaction Problems with Applications to Human Phonation
2018 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

This work presents a unified framework for numerical solution of Fluid Structure Interaction (FSI) and acoustics problems with focus on human phonation. The Finite Element Method is employed for numerical investigation of partial differential equations that model conservation of momentum and mass. Since the resulting system of equations is very large, an efficient open source high performance implementation is constructed and provided. In order to gain accuracy for the numerical solutions, an adaptive mesh refinement strategy is employed which reduces the computational cost in comparison to a uniform refinement. Adaptive refinement of the mesh relies on computable error indicators which appear as a combination of a computable residual and the solution of a so-called dual problem acting as weights on computed residuals. The first main achievement of this thesis is to apply this strategy to numerical simulations of a benchmark problem for FSI. This FSI model is further extended for contact handling and applied to a realistic vocal folds geometry where the glottic wave formation was captured in the numerical simulations. This is the second achievement in the presented work. The FSI model is further coupled to an acoustics model through an acoustic analogy, for vocal folds with flow induced oscillations for a domain constructed to create the vowel /i/. The comparisons of the obtained pressure signal at specified points with respect to results from literature for the same vowel is reported, which is the final main result presented.

Abstract [sv]

Detta arbete presenterar en enhetlig ram för numerisk lösning av fluid-strukturinteraktion (FSI) och akustikproblem med fokus på det mänskligatalet. En finita elementmetod används för numerisk lösning av de partiella differentialekvationer som beskriver konserveringslagar för moment och massa.Eftersom det resulterande systemet av ekvationer är mycket stort, konstruerasen öppen källkod med hög prestanda. För att få hög noggrannhet i de numeriska lösningarna används en adaptiv nätförfiningsstrategi vilken minskar beräkningskostnaden jämfört med en uniform förfining.Adaptiv förfining av nätet bygger på beräknade felindikatorer som bygger på en kombination av en beräkningsbar residual och lösningen av ett såkallat dualt problem. Den första huvudresultatet av denna avhandling är attutveckla en och validera denna strategi för en FSI-modell i ett benchmarkproblem.Denna FSI-modell utvidgas vidare för att hantera kontaktmekanik, ochanvänds sedan för en realistisk modell av stämbandsstrukturerna där denglottiska vågformationen fångas i de numeriska simuleringarna. Detta är detandra huvudresultatet i det presenterade arbetet.FSI-modellen kopplas också till en akustikmodell genom en akustisk analogi,för modell konstruerad för att skapa vokalen / i /. Den erhållna trycksignaleni ett antal punkter jämförs med resultat från litteraturen, vilket är det slutligahuvudresultatet som presenteras.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, 2018. s. 48
Serie
TRITA-EECS-AVL ; 2018:38
Nyckelord
Fluid Structure Interaction, Finite Element Method, Contact Modeling, Acoustic Coupling, High Performance Computing
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Forskningsämne
Tillämpad matematik och beräkningsmatematik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-227252 (URN)978-91-7729-764-2 (ISBN)
Disputation
2018-05-23, F3, Sing-Sing, floor 2, KTH Kungliga Tekniska högskolan, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, Stockholm, 10:30 (Engelska)
Opponent
Handledare
Forskningsfinansiär
EU, FP7, Sjunde ramprogrammet, 308874Stiftelsen för strategisk forskning (SSF)VetenskapsrådetEU, Europeiska forskningsrådet
Anmärkning

QC 20180509

Tillgänglig från: 2018-05-09 Skapad: 2018-05-08 Senast uppdaterad: 2018-05-09Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(6069 kB)141 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 6069 kBChecksumma SHA-512
d873f8a03968599ce23a4127d602b29a6967fdecf250a32e48d9e33aa445317f285d3688f5a5a6dd5692262388b674ed5cdb57888492b9401df150926da1fdb4
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Personposter BETA

Jansson, JohanHoffman, JohanTernström, Sten

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Degirmenci, Niyazi CemJansson, JohanHoffman, JohanArnela, MarcSánchez-Martín, PatriciaGuasch, OriolTernström, Sten
Av organisationen
Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST)Tal, musik och hörsel, TMH
Strömningsmekanik och akustik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 141 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 220 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf