嗓音的质量好坏直接影响着人们的语言表达和交流,严重的嗓音疾病甚至影响人们的日常生活。由于当前空气质量恶化、个人不良生活习惯等问题,患有嗓音疾病的人数逐年增加。声带息肉、声带小结、声带囊肿等是由声带结构变化所引起嗓音疾病,其中声带息肉发病率最高,属于一种常见的声带类嗓音疾病。声带息肉是发生在声带单侧边缘柔软、半透明的新生物,表面为白色或粉红色的光滑增厚组织。本文结合声带的发声机制和空气动力学理论,提出一种声带空气动力学模型。首先将模型划分为有限个离散的区域,求解每个离散区域的气流控制方程,然后获得声带内流场变化,研究声带发声阈值压力,分析声带处于对称状态时声门直径对声带内流场的影响;由于声带息肉引起的声带几何异常对声门气流的运动产生较大的干扰,因此在声带空气动力学模型基础上,着重研究了声带息肉的非对称模型,主要研究息肉尺寸、声门下压力、声门直径对声带运动及声门气流的影响。本文具体研究内容如下:(1)提出并设计了一种声带空气动力学模型,通过建立声门入口损失系数与预发声声门直径的关系,研究了声带发声阈值压力,预测发声阈值压力随预发声声门直径变化的趋势,预测误差最小可达到0.36%。(2)结合声带空气动力学模型,研究正常声带中声带流场随预发声声门直径和肺部气压的变化规律。求解声带内气流运动方程,获得声带内的流场变化。实验结果表明,声门内压力的变化快慢与声门直径成反比,与肺部气压的大小成正比。当预发声声门直径不改变时,声带内流体的体积流量随肺部气压的增大而增大。(3)研究声带息肉的非对称空气动力学模型,将瞬时流动的分量分解为平均值加上脉动值的形式,求解声带息肉的流场变化。通过实验发现,息肉的存在使声带内产生旋涡,会造成能量损失。随着声带息肉尺寸的增大,息肉对气流的阻碍作用不断增强,气流在传递过程中能量损失更严重。肺部气压和预发声声门直径的增大引起声带受力的压力梯度和声带内体积流量增大。声带内的体积流量较小时,不利于声带振动。因此,增加肺部气压和声门直径,即增大声带内体积流量,可减小声带息肉较大时引起的阻塞效应。本研究通过声带建模方法来探究声带息肉的空气动力学特点,可为空气动力学方法在嗓音医学的临床应用领域提供量化的评价参考。