全國中小學科展

蝴蝶仿生拍翼機設計製作及飛行之流場與動態分析

科展類別

臺灣國際科展作品

屆次

2021年

科別

工程學

學校名稱

臺北市立建國高級中學

指導老師

賴奕帆;楊鏡堂

作者

郭哲明

關鍵字

蝴蝶仿生拍翼機、動態分析、PIV流場可視化

摘要或動機

本研究以仿生微飛行器為標的,選擇以蝴蝶為仿生對象,期望妥善發揮其低振翅頻率、高靈敏度等優點,製作拍翼機,並觀測其拍翼動態與流場進行設計改良。 首先對8種蝴蝶進行動態分析,經過拍攝、標點、程式撰寫等步驟分析其飛行動態並呈現在三維空間中,觀察得到拍翼振幅、拍頻、上下拍時間比等數據,作為拍翼機設計之依據。接著以大鳳蝶為設計基礎,使用3D列印並結合生活材料,經過六代的改良,製作出與大鳳蝶拍翼動作相近的拍翼機。最後以PIV可視化技術,使用氧化鋁粉末與綠光雷射紀錄流場的變化,並利用matlab的套件PIVlab進行分析,接著觀察到昆蟲飛行的特色:翼前緣渦旋貼附與夾翼造成的射流。 本研究整合了生物觀察、機械工程、流場分析等領域,並已完成雛形的設計與製作,而我們希望動態與流場分析的數據能夠作為未來改良之依據。

TISF2021-100017.pdf

Adobe Reader(Pdf)檔案