臺灣國際科展

蝴蝶體型與翅形對飛行姿態與飛行效能之影響

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2016年
科別
物理與天文學
得獎情形
四等獎
學校名稱
臺北市立麗山高級中學
指導老師
張良肇;馮愛蓮
作者
張耕銘;陳俊仲
關鍵字
蝴蝶,流場可視化(PIV),拍撲

摘要或動機

本研究透過高速攝影機與流場可視化技術拍攝不同體型蝴蝶在自由飛行時之流場與飛行姿態,並分析不同蝴蝶體型、拍撲頻率與飛行姿態上之關係。相較於人類的發明的飛行器,蝴蝶的飛行更加的複雜、省力且優美,其主要原因為蝴蝶以拍擊翅膀產生渦漩來達到巧妙的飛行操控;由蝴蝶飛行流場發現,蝴蝶在飛行時會不斷的改變身體角度來控制渦漩環產生的方向,下拍時主要產生向下的渦漩環,蝴蝶此時主要產生向上升力;而上拍時蝴蝶產生往後的渦漩環,並藉此產生推力,透過此特殊的動力產生方式,蝴蝶飛行軌跡呈現類似Z字形。進一步透過研究不同種類的蝴蝶飛行發現,不論體型大小之蝴蝶,其翅膀單位面積之負重比皆落在0.01~0.02 g/cm2之間,且當蝴蝶體型被放大時,可以較低的拍撲頻率進行飛行,然而飛行軌跡變化則較劇烈,此研究之成果可做為未來拍撲微飛行器尺寸設計之依據。


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