考虑非线性波传播、黏热损失与嘴唇振动的铜管乐器时域数值建模
经典物理
2021-04-26 v1
摘要
提出了一种铜管乐器的时域数值建模方法。一方面，谐振腔中的出波与入波由Menguy-Gilbert模型描述，该模型包含三个关键问题：非线性波传播、黏热损失以及变截面。非线性传播通过非常适合非光滑波的TVD格式进行模拟。由黏热损失引起的分数阶导数被一组时间局部记忆变量所替代。采用分裂策略以最优耦合这些专用方法。另一方面，激励器由嘴唇的单质量模型描述。采用Newmark方法积分由此得到的非线性常微分方程。在每个时间步，执行管中压力与嘴唇位移之间的耦合。最后，完成了广泛的验证测试并成功通过。特别地，通过考虑管中的非线性波传播模拟了嘴唇的自持振荡。仿真清楚地表明，正如预期的那样，非线性波传播对声音的音色具有重大影响。此外，仿真还突出了在可变嘴唇张力情况下对演奏频率、时间包络以及低频可演奏性的影响。
引用
@article{arxiv.1511.04247,
title = {Time-domain numerical modeling of brass instruments including nonlinear wave propagation, viscothermal losses, and lips vibration},
author = {Harold Berjamin and Bruno Lombard and Christophe Vergez and Emmanuel Cottanceau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.04247},
year = {2021}
}