CFD Simulation of Air Flow Behaviour atDifferent Flow Rates in a Turkish WoodwindInstrument (Turkish Treble Recorder)


Creative Commons License

Çelik H. K., Bedel A., Gök S., Rennıe A. E. W.

Open Journal of Acoustics, cilt.11, ss.1-16, 2021 (Hakemli Dergi)

  • Yayın Türü: Makale / Tam Makale
  • Cilt numarası: 11
  • Basım Tarihi: 2021
  • Dergi Adı: Open Journal of Acoustics
  • Derginin Tarandığı İndeksler: Other Indexes
  • Sayfa Sayıları: ss.1-16
  • Akdeniz Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Müzik aletlerinde çalgının geometrik tasarımı ve malzeme özellikleri çalgının ses özelliklerini belirleyen en önemli unsurlardır. Türk Halk Müziği nefesli çalgılarının üretiminde geleneksel çoğaltma ve deneye dayalı el işçiliği yöntemleri ağırlıktadır. Fizik ve mühendislik uygulamalarının ilgili kurallarını içeren enstrüman üretimi ve standardizasyon yaklaşımları, tamamen bilimsel araştırma amaçlı prototip çalışmaları ile sınırlıdır. Türk Halk Müziği üflemeli çalgı tasarımı ve üretimi konusunda bilgisayar destekli tasarım ve mühendislik uygulamalarını içeren çalışmalara rastlamak neredeyse imkansızdır. Bu çalışmada örnek bir Türk nefesli çalgısı olan Türk Tiz Kaydedici (dilli kaval) ele alınmıştır. ve farklı hava akış hızlarında meydana gelen hava akışı davranışı ve akustik (ses) güç büyüklükleri, bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) simülasyon tekniği kullanılarak bir bilgisayar ortamında simüle edilir. Çalışmada, alet imalat aşamalarında kullanılabilecek farklı hava akış hızlarındaki hava davranışına ilişkin sayısal ve görsel çıktılar elde edilmiştir. Akustik güç seviyesi de deneysel olarak ölçüldü. Simülasyon sonuçlarını doğrulamak için simülasyon çıktıları (akustik güç seviyesi) deneysel sonuçlarla karşılaştırıldı. Karşılaştırma sonucunda en yüksek nispi farkın 13.32(%) olarak hesaplandığı görülmüştür. Bu değer, simülasyon sonuçlarının deneysel ölçüm sonuçlarıyla makul ölçüde tutarlı olduğunu gösterdi. Bunlara ek olarak,

Abstract

In musical instruments, the geometric design and material features of the instrument are the most important factors that determine the sound characteristics of the instrument. Traditional replication and experiment-based handcrafting methods are predominant in the production of Turkish Folk Music wind instruments. The instrument manufacturing and standardization approaches, which include the relevant rules of physics and engineering practices, are limited purely to prototype studies for scientific research purposes. It is almost impossible to find studies on Turkish Folk Music wind instrument design and production involving computer aided design and engineering applications. In this study, an example Turkish woodwind instrument, the Turkish Treble Recorder (dilli kaval) is considered, and the air flow behaviour and acoustic (sound) power magnitudes that occur at different air flow rates are simulated in a computer environment using a Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation technique. In the study, numerical and visual outputs related to air behaviour at different air flow rates that may be used in the instrument manufacturing phases were obtained. Acoustic power level was also measured experimentally. Simulation outputs (the acoustic power level) were compared to experimental results in order to validate the simulation results. The comparison revealed that the highest relative difference was calculated as 13.32(%). This value indicated that the simulation results were reasonably consistent with the results of the experimental measurement. Additionally, this study was constructed as a case study that may provide reference for future research studies in this field.