Computational models of vocal fold (VF) vibration are becoming increasingly sophisticated, their utility currently transiting from exploratory research to predictive research. However, validation of such models has remained largely qualitative, raising questions over their applicability to interpret clinical situations. In this paper, a computational model with a segregated implementation is detailed. The model is used to predict the fluid-structure interaction (FSI) observed in a physical replica of the VFs when it is excited by airflow. Detailed quantitative comparisons are provided between the computational model and the corresponding experiment. First, the flow model is separately validated in the absence of VF motion. Then, in the presence of flow-induced VF motion, comparisons are made of the flow pressure on the VF walls and of the resulting VF displacements. Self-similarity of spatial distributions of flow pressure and VF displacements is highlighted. The self-similarity leads to normalized pressure and displacement profiles. It is shown that by using linear superposition of average and fluctuation components of normalized computed displacements, it is possible to determine displacements in the physical VF replica over a range of VF vibration conditions. Mechanical stresses in the VF interior are related to the VF displacements, thereby the computational model can also determine VF stresses over a range of phonation conditions.

中文翻译：

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发声流-结构-相互作用计算模型的验证

声带 (VF) 振动的计算模型正变得越来越复杂，其效用目前正从探索性研究转变为预测性研究。然而，这些模型的验证主要是定性的，这引发了对其解释临床情况的适用性的问题。在本文中，详细介绍了具有隔离实现的计算模型。该模型用于预测当 VF 被气流激发时在 VF 的物理复制品中观察到的流固耦合 (FSI)。在计算模型和相应的实验之间提供了详细的定量比较。首先，在没有 VF 运动的情况下单独验证流动模型。然后，在存在流动诱导的 VF 运动的情况下，对 VF 壁上的流动压力和由此产生的 VF 位移进行了比较。突出显示了流动压力和 VF 位移空间分布的自相似性。自相似性导致归一化的压力和位移剖面。结果表明，通过使用归一化计算位移的平均分量和波动分量的线性叠加，可以在一定范围的 VF 振动条件下确定物理 VF 副本中的位移。VF 内部的机械应力与 VF 位移有关，因此计算模型还可以确定一系列发声条件下的 VF 应力。自相似性导致归一化的压力和位移剖面。结果表明，通过使用归一化计算位移的平均分量和波动分量的线性叠加，可以在一定范围的 VF 振动条件下确定物理 VF 副本中的位移。VF 内部的机械应力与 VF 位移有关，因此计算模型还可以确定一系列发声条件下的 VF 应力。自相似性导致归一化的压力和位移剖面。结果表明，通过使用归一化计算位移的平均分量和波动分量的线性叠加，可以在一定范围的 VF 振动条件下确定物理 VF 副本中的位移。VF 内部的机械应力与 VF 位移有关，因此计算模型还可以确定一系列发声条件下的 VF 应力。