Akustische Simulation einer antiken Elfenbeinflöte (en)
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Abstract:
Das Städtische Museum Braunschweig ist im Besitz einer antiken Elfenbeinflöte, die früher mutmaßlich im Besitz von Friedrich dem Großen war. Aufgrund ihres Alters sowie einer Beschädigung ist die Flöte nicht spielbar. Um Informationen über die Herkunft der Flöte (Baujahr, Herstellort, Instrumentenbauer) zu ermitteln, kann eine Untersuchung ihrer Akustik helfen. Insbesondere ist hier das Frequenzspektrum der Flöte, genauer, ihrer Stimmung von Interesse. Da Messdaten der Flöte nicht ermittelt werden können, wird das Frequenzspektrum mittels einer numerischen Simulation auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) ermittelt. Mithilfe hochauflösender CT-Scans werden dafür sowohl die Blockflöte als auch die Elfenbeinflöte geometrisch vermessen und anschließend Finite-Elemente-Modelle erstellt. Im Beitrag wird ein Ellipsoidmodell mit geeigneten Randbedingungen verwendet, um die Schallausbreitung im Fernfeld zu simulieren. Der Flötenkorpus wird sowohl starr, als auch elastisch modelliert und der Einfluss von Materialparametern auf den Klang wird diskutiert. Die aeroakustische Anregung wird vereinfachend als Drucklast modelliert und das System im Frequenzbereich gelöst. Die Methodik wird vorab anhand einer vorhandenen und spielbaren Blockflöte validiert. Anschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse auf die antike Elfenbeinflöte übertragen.