流體力學仿生魚大比拚 劍魚流線型游出冠軍

王淑芬 |2022.10.13
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中山大學以仿生魚設計導引學生用輕鬆的方式接觸流體力學。圖/中山大學提供

【記者王淑芬高雄報導】流體力學是門生硬的工程學,中山大以自然為師仿生科技舉辦「流魚型式水下仿生設計競賽」,學生以海洋知識與3D列印技術比拚誰設計的魚體「游得遠且不觸地」,最後團隊以仿照劍魚,打造輕巧的流線型仿生魚體游出冠軍。

海洋科學等相關學系學生對於流體力學咸感是門令人頭痛的科學,所以共學群以輕鬆有趣的方式透過競賽、工作坊,引導學生跨域學習。前導工作坊由海洋科學系副教授廖德裕帶領學生了解魚體演化與流體的關係,如溪流生物體態如何抗急流,尾、鰭、表皮各自具備持久的續航力或爆發力,認識仿生構造,另海工系也讓學生觀察魚類在水槽中如何降低阻力等。

於是共學群舉辦「流魚型式水下仿生設計競賽」,競賽以3面向評分,有仿生應用、設計原理以及實際下水模擬結果。

競賽現場水槽邊架設滑輪組,將細繩連接仿生作品與砝碼,由重到輕分次拉動,拖曳水中的仿生魚,觀測每組作品在動力消失後慣性移動的距離、時間,移動越遠、愈持久的作品代表抗阻力效率愈高,再做綜合評分。

今年選手來自海洋生物科技暨資源學系和海洋環境及工程學系,奪冠的是「乾拳魚麵」模仿劍魚身形,盡可能減少魚體表面阻力。團隊採小巧且輕型的魚體且符合流體力學的的特徵做篩選。另一組組別「魚魚魚」模仿大洋魚類設計,魚體身形結合了鮪魚、旗魚與劍魚的奇美拉。

中山大學指出,很多學生對於流體力學等生硬名詞感到害怕,所以用輕鬆的方式,結合共學群、工作坊等方式導引學生跨域學習,讓學生了解在溪流或不同水域及媒材如何降低阻力,或抗水壓等原理,也讓學生重拾對海洋的重視與關心,發展跨域合作及解決問題的能力。

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