不同氣流速度對竹笛邊棱振動聲學頻率的影響1)

王藝達 郝騫 解彭博 苗媛媛 劉鎮波 王巍

(東北林業大學,哈爾濱,150040) (北京竹樂團)

竹樂器是具有中國特色的傳統樂器,其中以竹笛最為常見,隨著中國竹樂團的蓬勃發展,竹笛演奏也愈發興盛,竹笛的發聲原理:束狀氣流吹入笛孔使竹笛產生邊棱振動,從而激發笛腔內空氣柱振動產生聲音[1]。這說明竹笛屬于開管邊棱音振動發音的氣鳴樂器[2],邊棱振動的頻響情況決定著竹笛的音色、音高、音調,而氣流速度的大小是影響竹笛邊棱振動的最主要原因,其影響機理受到越來越多學者的關注。

國外學者以氣流流速為變量,在特定的指法下對氣流流速與邊棱層流振動的關系做了分析,并和仿真結果進行比對。CELIK et al.[3]以土耳其木笛為研究對象,在同一種指法下,用4種流速(2.5、5.5、8.0、12.0 m·s-1)作用于木笛,采用流體動力學(CFD)仿真技術,對不同流速下的頻率、聲功率級、聲壓進行了分析,并且仿真模擬了木笛X軸方向(長度方向)氣流流速的變化情況,結果表明,仿真和實驗的差異率在7.05%～13.32%之間,證明了流體動力學(CFD)仿真技術在木笛聲學品質分析中的有效性。流體動力學(CFD)仿真分析是最為常用的仿真模塊,除此之外,格子玻爾茲曼法(LBM)也是一種有效的仿真手段,KUHNELT[4]在氣動聲學物理場下,采用格子玻爾茲曼法(LBM)建立了長笛的聲場仿真模型,探究了不同流速、不同入射角度下,氣流在長笛中的變化,結果表明,渦流聲功率密度是揭示長笛聲學品質的重要指標,銳角氣流速度的變化梯度比鈍角大得多。……