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臺灣

管中冷暖,一壓即知~利用3D列印技術探討渦流管之原理

本次研究利用3D列印技術製作渦流管裝置,以利於變因之改變。透過數位式溫度計及氣壓計,可以即時截取數據,並互相比較。實驗中我們發現,當渦流產生室達到一定的氣壓時,就可以產生冷熱氣流分離的效果,而為了讓渦流產生的效果更好,氣流入射角度大約在45~60度間有較好的效果,渦流管的內徑在6~8mm間,長度在12~14cm時較好。當我們將測到的數據進行理論的分析後發現,熱端的縫隙越小,熱端發熱的效果更好,這也可以讓冷端的冷卻效果增加。最後探討數據與理論間的誤差值後發現,氣體受到絕熱膨脹的影響而降溫,使計算出的數據和實驗值產生誤差的主要原因。

親愛的!泡泡怎麼變形了!

本研究旨在探討過去未曾探究過各種不同立體形狀泡泡的形成,並細微地觀察泡泡間互相吸附、堆積的結構下,造成泡泡形狀的改變,以及它們的夾角和作用力平衡的關係。 本研究藉由不同形狀的立體框架,做出了正四面、六面、八面體、十二面體、正五角柱的泡泡。深入剖析立體多邊形泡泡膜的形成及其物理現象是否受到各項變因(模型大小、框架材質、框架直徑、傾角)的影響,及以不同多邊形內部泡膜是生成時的條件與限制分別為何? 為了探討表面張力及最小面積的關係,並以正六面體作研究。最後以Excel和數學軟體 Geogebra進行分析,嚐試著找出泡膜結構中膜與膜夾角的特性、最小表面積和表面張力之間的相關性,透過數學論証方法協助提出實驗現象之解釋、應用與應用與展望。

縮放自如,果真有別 -邊長縮放對新圖的探討

此研究主要在探討多邊形依序以各頂點為縮放中心,將各邊以相同或不同倍率縮放後連接各端點,形成新圖形,探討新圖形與原圖形間形狀、面積及縮放倍率等關係。從基本的正多邊形做起,到一般多邊形及N角星形,並將推得的結果應用在較複雜或變化的圖形中。

急酷降溫:開發水冷式CPU散熱模組之研究

目前水冷散熱系統普遍應用在電腦CPU降溫中,雖然水的「比熱容」比空氣及大部分介質都高,但因水冷散熱系統內冷卻液的熱量,最終仍靠風扇送到機殼外,故CPU之最低溫度仍存在一個臨界值。本研究旨在對於「一體式」與「分離式」電腦水冷散熱系統及「熱電致(製)冷晶片」(Thermoelectric Cooling Module)結合進行模組開發設計,將此兩類相關元件搭配結合,以突破傳統水冷式散熱所無法降達的溫度。本研究將「致(製)冷晶片」之致冷端及水冷系統作結合,利用致冷端作為吸收CPU主要熱量,結果發現:與單純只利用風扇將熱量帶走的方式相比,本研究所開發之『第一代』一體式散熱模組與『第二代』分離式散熱模組皆成功地將頂級CPU之工作溫度再壓低,使電腦工作效率維持在最佳範圍。

以剪力牆裝設於縮尺模型探討校舍建物之減震效益

台灣位於歐亞、菲律賓板塊交界處屬地震頻繁區,而1999年發生921地震對台灣建物造成嚴重損害,爾後政府投入大量經費對校舍進行耐震補強,其中以裝設剪力牆為常見補強方式,因此我們想藉由縮尺建物模型實驗進行探討校舍建物裝設剪力牆後之減震效益。 本研究目的係模擬長八間教室、高三層樓單元之長軸向校舍建物進行之抗震試驗,並透過對照組與實驗組模擬不同地震波下位移、軸力與加速度進行比較?並討論在實驗模擬後各方面的特性並比較差異。 藉由安裝位置、開口形狀、大小、斷面四種不同控制變因進行討論,本研究實驗結果顯示,安裝於對稱建物長跨中心皆有明顯之消能效益,且開口與材質亦有不同減震效益,而模型尺寸規模亦屬重要關鍵。

蝴蝶仿生拍翼機設計製作及飛行之流場與動態分析

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。

小瓜立大功-絲瓜絡植栽盆效用之探究

絲瓜絡有吸水、透氣的特性,我們用絲瓜絡、石膏並添加蛋殼與水泥粉來製作絲瓜絡植栽材,以飽和吸水量、飽和含水率、釋水速度及耐用性來檢測絲瓜絡植栽材的特性。 從實驗結果發現:(0.5 cm)3絲瓜絡植栽材吸水性佳,其次是粉末絲瓜絡;粗、細纖維絲瓜絡間飽和含水率差異不大;5g細粉末絲瓜絡植栽材吸水特性較佳。有使用過絲瓜絡吸水效果最好;添加粗粒徑蛋殼植栽材飽和吸水量最多;添加15g白水泥的飽和吸水量及含水率為最佳。5g細粉末絲瓜絡+5g粗粒蛋殼+15g白水泥+35g石膏粉及50ml蒸餾水為植栽盆的最佳吸水性、耐用性配方。絲瓜絡植栽盆+絲瓜絡植栽材所種的三色菊生長高度最高、土壤保濕度最佳。以絲瓜絡植栽盆種植的小白菜苗生長率比用黑軟塑膠盆的小白菜苗高。

探討玉米不同種原間減數分裂染色體互換之差異

減數分裂是育種的基礎,透過其中的遺傳重組可將連鎖的基因分離,以提供研究和篩選優良基因組合的機會。然而遺傳重組的數目在每一次的減數分裂中有天然的限制,也就是每一對同源染色體平均發生兩個互換,並且多位於染色體末端,這使得要尋找合適的遺傳組合成為育種時最耗時的步驟。在這個研究中,利用免疫螢光染色技術分析不同玉米品系間,減數分裂時遺傳重組發生的數目,了解多樣性的基因種源是否對遺傳重組的數目造成影響。結果發現其差異顯著,且品系間有分群的跡象,表示不同種源可能帶有差異性的重組調控相關基因,未來希望能進一步研究控制遺傳重組數目和位置背後的機制。

「氫」雲直上-影響氫氣火箭飛行的各項因子探討-Discuss the Factors Affecting the Flight of the Hydrogen Rockets

本實驗主要在研究各項因子對氫氣火箭的影響,我們查了許多影片和資料,發現許多氫氣火箭實驗都沒有記錄各項因子的數據及比較,在歷屆科展的火箭實驗中,將氫氣作為燃料的作品也寥寥無幾,所以決定嘗試這個題目作為本實驗的研究主題。 我們的研究使用電解製造氫氣與氧氣,進行燃料、造型實驗,並用電腦計算出飛行高度,希望能找出最佳飛行高度因子。我們發現各種因子的飛升高度與質量、質心、燃料與造型有很大的關聯。 希望能藉由這些實驗讓人們更認識氫氣火箭,也能藉由氫氣火箭的飛行實驗讓大家更認識、更熟悉火箭之中的科學原理,讓大家對科學更有興趣。

精密量測高手

在機械實習中,不同單元就需有不同量測工具,所以老師須依不同單元準備不同量具,加上老師與學生所自行量測會有些許誤差,因此小組想以這為主題,可以讓老師能簡單快速量測學生加工成精度,同時學生也可檢測自己加工成品的精度,減少上課老師準備量具的困擾,團隊才有如此想法,設計出一個多功能量測平台,供老師及同學使用。 本作品特色是設計製作一個多功用精密量測平台,平台上可以同時進行平行度、垂直度、同心度、長度(階級)、槽寬(溝槽)、外徑、斜度(角度)、錐度、偏心、粗糙度等量測,達到方便進行各項量測工作,改善這些不方便與減低量測誤差的作品,同時減低老師量測時間,讓學生自評老師監督就可正確得到學生加工精度。