| 研究課題/領域番号 |
20K14648
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 (2023)
豊橋技術科学大学 (2020-2022) |
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研究代表者 |
吉永 司 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (50824190)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 声帯 / 空力音 / 流体構造連成 / 自励振動 / 数値流体解析 / 発声 / 有限差分法 / 人工声帯 / 流体構造連成解析 / ２質点モデル / 剥離 / ベルヌーイの定理 / 声道 / 3音響管モデル / 埋め込み境界法 / リード / 空力音響学 / 乱流音 / 音声 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
声帯による音の発生は，気流と声帯の弾性力による自励振動として起こっており，数値解析において気流と構造変化，音発生の相互作用まで十分な精度で解析できている手法はほとんどない．本研究では，声帯音の詳細な発生メカニズムを明らかにするため，気流による声帯の振動と音の発生を同時に解析できる，流体―構造―音響連成解析手法の構築を行う．この時，高精度の有限差分法と埋め込み境界法を用い，得られた結果は実験による比較・検証を行うことで，十分な精度で解析できていることを確認する．また，3次元実形状モデルを医療画像より構築し，声帯の粘弾性特性が声質に与える影響等を調べ，発声障害等の生体医工学分野への応用を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では，声帯振動から発生する声に関する高精度数値解析手法を開発した．気流と音を高精度の有限差分法を用いて同時に計算し，声帯振動を１次元梁やバネ質点系でモデル化することで，実験と比較して十分な精度で音質まで予測できることを示した．従来研究で用いられていた１次元気流モデルと比較することで，声帯周りの３次元的な気流や圧力分布が，どの程度声帯振動に影響を及ぼすのか明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
声帯から声が発せられる際には，気流と声帯の振動の連成だけでなく，気流から発生する音との連成も考慮する必要がある．本研究で構築した手法では，振動する声帯ひだから音が発生する現象だけでなく，発生した音が声帯振動に及ぼす現象までモデル化できており，工学的な応用先として，より音質の良い人工声帯の開発に活かせるだけでなく，将来的には声帯機能不全による発声障害の原因究明などにも活用できる．
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