Kytkettyjen akustisten ominaisarvotehtävien ratkaiseminen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Tämä väitöskirja käsittelee elementtimenetelmällä diskretoitujen Laplace -operaattorin ominaisarvotehtävien ratkaisemista toisiinsa kytketyissä akustisissa systeemeissä. Tehtävä esiintyy erityisesti puheentutkimuksessa, jossa vokaaliäänteitä voidaan luokitella ääntöväylän alimpien resonanssitaajuuksien avulla. Näitä taajuuksia laskettaessa on huomioitava akustinen ympäristö. Tässä väitöskirjassa ääntöväylää käsitellään sisäsysteeminä, joka kytketään vakiorajapinnan yli ulkosysteemiin, eli ulkotilaan. Resonanssitaajuuksien laskentaan käytettävät laskennalliset mallit validoidaan MRI-datan keräämisen yhteydessä tallennettujen ääninäytteiden avulla. Tämä vaatii suuren määrän ääntöväylägeometrioita, joten työssä esitellään automatisoitu menetelmä pinta- ja laskentaverkkojen luomiseen MRI-datasta. Lisäksi työssä mallinnetaan laite jolla voidaan mitata 3D-tulostettujen ääntöväylägeometrioiden taajuusvasteita. MRI-laitteen pääkelan ahtaudesta johtuen äänitystilanteessa esiintyy seisovia aaltoja, jotka oskilloivat sekä pääkelan että ääntöväylän sisällä. Tästä syystä ulkotilan vaikutus täytyy mallintaa tarkasti. Jotta muuttumattomana pysyvän pääkelan vaikutus siihen kytkettyihin erilaisiin ääntöväylägeometrioihin voidaan mallintaa tehokkaasti, väitöskirjassa esitellään menetelmä laskennallisen vaativuuden vähentämiseksi tämänkaltaisissa tilanteissa. Edelläkuvatun menetelmän kehittämisessä tehdyt huomiot yleistettiin algebrallisesta asetelmasta jatkuvalle Laplace -operaattorin ominaisarvotehtävälle. Näin saatiin teoreettinen menetelmä, jolla ominaisfunktion käytös paikallisessa alialueessa saadaan ratkaistua paikallisen reunakäytöksen avulla. Menetelmän laskennallinen toteutus on aluehajotukseen perustuva ominaisarvotehtävien ratkaisumenetelmä, jossa alialueisiin liittyvät laskentatyöt ovat toisistaan riippumattomia. Menetelmää voidaan käyttää elementtimenetelmällä diskretoitujen ominaisarvotehtävien approksimatiiviseen ratkaisemiseen silloin kun vapausasteiden määrä on liian suuri yksittäiselle tietokoneelle. Tällöin ei välttämättä tarvita suurteholaskentaa. Lisäksi laskentatehtävät voidaan lähettää verkon yli eri tietokoneille laskettavaksi, jolloin menetelmä soveltuu myös pilvilaskentaympäristöihin.
Julkaisun otsikon käännösKytkettyjen akustisten ominaisarvotehtävien ratkaiseminen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Hannukainen, Antti, Vastuuprofessori
  • Malinen, Jarmo, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0066-2
Sähköinen ISBN978-952-64-0067-9
TilaJulkaistu - 2020
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • akustiikka
  • Helmholtz
  • ominaisarvo
  • puheentutkimus
  • aluehajotusmenetelmät

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Kytkettyjen akustisten ominaisarvotehtävien ratkaiseminen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä