翩翩起舞—旋翼球體在流體中旋轉、浮升、擺盪的現象研究
本研究利用加裝塑膠翼片的保麗龍球,觀察球體在水中浮升的軌跡、升速和轉速,並比較相同球體在風洞中的表現異同。 在水中只要二翼球體升速和轉速比值(升轉比)≦6.8,六翼球體≦8.04,便能垂直穩定浮升,以角動量穩定球體尾流產生的振動。翼玄和翼展愈大,攻角愈小,都能有效降低升轉比。我們再複合水平旋翼和側翼,以側翼破壞維持穩定的角動量,使球體以螺旋軌跡浮升,增加上升時間、改變橫移幅度和轉速,並推導出柱狀螺旋方程式。 在風洞中,展玄增加及攻角減少,也同樣可以提高轉速維持穩定性。根據前述研究結果,我們設計(1)氣體流速計:可根據振幅,量測1.5m/s到4.0m/s的風力變化。(2)潛水員定速浮升器:調整旋翼攻角、展玄尺寸和浮球大小來控制升速。