全喉与半喉模型声门区内准稳态流场分布研究

对于非对称声带发声过程的研究,有助于将正常语音的研究拓展到病理状态,从而为嗓音康复工程打下基础。采用具有嵌入式可活动声门结构的喉部物理模型,研究了声门最小直径为0.0402cm,跨声门压分别为100、500、1000和1500Pa时,全喉及半喉内的准稳态流场分布及其与发声参量的关系。同时,运用三维有限元方法预测了上述边界条件对应的流场分布,计算结果有效地支持了实验数据。结果表明,对称结构下存在着非对称压力和速度成分,但是由于它所占的比率有限(不超过10%),对正常发声的影响不大。非对称结构下,由声门入口处极高的上下表面压力差(通常为跨声门压的1.3倍)导致的倾斜流和涡流的出现、气流分离点位置后移、分离区域增大、声门出入口间压差占跨声门压的比率降低(平均30%)、压力速度场的变化程度减弱等因素以及由此带来的能量损耗,是非对称结构下发声效率降低、发音失真的主要原因。研究提示:声门重建方案的设计应尽量满足对称结构原则。