Моделирование и расчет влияния подрезки тональных отверстий деревянных духовых инструментов на смещение собственных частот воздушного канала

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Рассмотрено влияние наличия и величины радиуса кривизны в местах соединения тональных отверстий деревянных духовых инструментов с основным воздушным каналом (подрезка) на смещение его собственных частот. Приведена методика и формулы для численного расчета, позволяющие определять величину эффективного радиуса для открытого и закрытого тональных отверстий с переменным поперечным сечением. На основе полученных зависимостей с помощью метода передаточных матриц осуществлен расчет собственных частот воздушного канала с одним отверстием и проведено сравнение с результатами компьютерного моделирования в программе COMSOL Multiphysics 5.6. Показано, что увеличение степени подрезки звукового отверстия приводит к росту его эффективного радиуса, что повышает резонансные частоты в случае открытого отверстия и понижает в случае закрытого. Усреднение акустической массы (для открытого) и объема (для закрытого) по продольным сечениям отверстия, не обладающего вращательной круговой симметрией в области соединения с основным каналом, дает лучшие результаты при нахождении резонансных частот в сравнении с моделированием.

About the authors

Военный ордена Жукова университет радиоэлектроники

Author for correspondence.
Email: roman-gerasimoff@yandex.ru
Россия, 162622, Череповец, Советский пр. 126

References

  1. Keefe D. Woodwind tonehole acoustics and the spectrum transformation function / Ph.D. thesis, Case Western Reserve University, 1981.
  2. Keefe D. Experiments on the single woodwind tonehole // J. Acoust. Soc. Am. 1982. V. 72. № 3. P. 688–699. https://doi.org/10.1121/1.388249
  3. Keefe D. Theory of the single woodwind tonehole // J. Acoust. Soc. Am. 1982. V. 72. № 3. P. 676–687. https://doi.org/10.1121/1.388248
  4. Keefe D. Woodwind air column models // J. Acoust. Soc. Am. 1990. V. 88. № 1. P. 35–51. https://doi.org/10.1121/1.399911
  5. Nederveen C., Jansen J., van Hassel R.R. Corrections for woodwind tonehole calculations // Acustica. 1998. V. 84. P. 957–966.
  6. Dubos V., Kergomard J., Khettabi A., Dalmont J., Keefe D., Nederveen C. Theory of sound propagation in a duct with a branched tube using modal decomposition // Acustica. 1999. V. 85. P. 153–169.
  7. Lefebvre A., Scavone G.P. Characterization of woodwind instrument toneholes with the finite element method // J. Acoust. Soc. Am. 2012. V. 131. № 4. P. 3153–3163. https://doi.org/10.1121/1.3685481
  8. Lefebvre A., Scavone G.P., Kergomard J. External tonehole interactions in woodwind instruments // Acta Acust. United Ac. 2013. V. 99. № 6. P. 975–985. https://doi.org/10.3813/aaa.918676
  9. Greenham A.C. Clarinet Toneholes: A Study of Undercutting and its Effects / PhD thesis, London Metropolitan University, United Kingdom, 2003. https://repository.londonmet.ac.uk/7273/
  10. Benade A.H. Fundamentals of musical acoustics. Oxford University Press, 1976. https://doi.org/10.1063/1.3037454
  11. Nederveen C. Acoustical aspects of woodwind instruments (Revised ed.). Illinois: Northern Illinois University Press, 1998. (Original work published 1969) https://doi.org/10.2307/842089
  12. Dalmont J., Nederveen C., Dubos V., Ollivier S., Meserette V., te Sligte E. Experimental determination of the equivalent circuit of an open side hole: Linear and nonlinear behavior // Acustica. 2002. V. 88. P. 567–575.
  13. MacDonald R. A Study of the Undercutting of Woodwind Toneholes Using Particle Image Velocimetry / PhD thesis, University of Edinburgh, United Kingdom, 2009. http://www.acoustics.ed.ac.uk/research/phd-theses/
  14. Garcia Mayen H., Kergomard J., Vergez C., Guillemain P., Jousserand M., Pachebat M., Sanchez P. Characterization of open woodwind toneholes by the tube reversed method // J. Acoust. Soc. Am. 2021. V. 150. № 5. P. 3763–3772. https://doi.org/10.1121/10.0007131
  15. Dalmont J., Nederveen C., Joly N. Radiation impedance of tubes with different flanges: numerical and experimental investigations // J. Sound Vib. 2001. V. 244. № 3. P. 505–534. https://doi.org/10.1006/jsvi.2000.3487
  16. Levine H., Schwinger J. On the radiation of sound from an unflanged circular pipe // Phys. Rev. 1948. V. 73. P. 383–406. https://doi.org/10.1103/physrev.73.383
  17. Nomura Y., Yamamura I., Inawashiro S. On the acoustic radiation from a flanged circular pipe // J. Phys. Soc. Japan. 1960. V. 15. № 3. P. 510–517. https://doi.org/10.1143/JPSJ.15.510
  18. Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: Высшая школа, 1978. 448 с.
  19. Lefebvre A. Computational Acoustic Methods for the Design of Woodwind Instruments / PhD thesis, Computational Acoustic Modeling Laboratory McGill University, Montreal, Canada, 2010. (Дата обращения 18.03.2023 г.) https://www.music.mcgill.ca/caml/lib/exe/fetch.php?media=publications:phd_lefebvre_2010.pdf
  20. Hartmann W.M. Pitch, periodicity, and auditory organization // J. Acoust. Soc. Am. 1996. V. 100. № 6. P. 3491–3502. https://doi.org/10.1121/1.417248

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (281KB)
3.

Download (9KB)
4.

Download (114KB)
5.

Download (636KB)
6.

Download (434KB)
7.

Download (2MB)
8.

Download (174KB)
9.

Download (135KB)

Copyright (c) 2023 Р.А. Герасимов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».