隊名：臺科大足有力隊
題目：整合步態動作分析與有限元素法於人體下肢擬真數值模型之建置與應用

簡介：

人體下肢骨骼肌肉系統是產生步行與移動不可缺少的要素，下肢骨骼在日常生活中可能會面臨骨骼骨折與骨關節損傷問題，釐清人體下肢骨骼肌肉的力學傳遞機制與生物力學，此對於探討骨骼骨折治療或骨關節損傷修復可提供助益。本研究目的為建置一個人體雙足下肢骨骼肌肉電腦分析模式，此分析模式將整合ANSYS (電腦輔助工程分析技術)與OpenSim (人體步態動作分析技術)，藉此建置一個符合實際人體步態動作情況的生物力學分析模式，未來可做為人體下肢臨床研究議題的電腦分析模版。

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隊名：Desulfurizer
題目：濕式排煙脫硫塔之雙相流場分析

簡介：

排煙脫硫塔被廣泛應用於煉鋼及發電產業，以處理工業廢氣中之二氧化硫，本研究通過計算流體力學(CFD)建立脫硫塔數值模型，對脫硫塔內之流場與化學場進行分析，其中以尤拉尤拉多相流模型與物質方程式考慮2相4物質於模型中，並建立化學資料庫來耦合流場與化學場呈現脫硫反應之動態行為；透過流場分析得知篩板有助於漿液層之產生，並能使氣體在篩板間產生漩渦，提升停留時間與混合效率，並證實篩板可提升脫硫效率。 目前計算架構下模型可靠度達90%，並有能力預測脫硫塔內之雙相流場及化學場，可做為未來脫硫設備設計與分析之基礎；在未來研究中，預期將目前模型與多孔介質模型結合，來降低模擬商轉脫硫塔時，其龐大孔洞數量造成之計算成本負擔。

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隊名：中央機械12401
題目：使用計算流體力學模擬小型風力機葉片旋轉效應

簡介：

使用計算流體力學(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法模擬旋轉效應對葉片的影響。有鑑於過去風機葉片氣動力負載計算以葉片元素動量理論(Blade Element Momentum, BEM)為主要方法，該方法須仰賴二維翼型的升力與阻力係數實驗數據，並以理論公式修正，以符合實際三維流場的影響。本研究使用商用軟體ANSYS Fluent，SST k-ω紊流模型，以移動座標方式(Moving Reference Frame, MRF)以及滑移網格(Sliding Mesh Method, SLM)模擬計算風機葉片氣動力負載，結合計算流體力學流場可視化的優點，可直接解析三維流場現象，無需依賴實驗數據。使用SST k-𝜔紊流模型模擬的結果與預期的物理現象相符，靠近翼根處有失速延遲 (stall delay) 現象，翼尖處有翼尖損失 (tip loss)。

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隊名：THU IEEI
題目：複合式車燈之光學微結構設計與模擬

簡介：

現今汽車的使用越來越普及，因此交通安全也備受重視，而汽車前照明設備為直接影響駕駛視野感受之項目，與行車安全極為相關。由於舊有單一不變的照明並不足以應付行車時多變的狀況，像是天氣及環境因素，若能提供更多元之照明勢必能提升駕駛視野與道路安全。 目前汽車前大燈提供不同光型之方案主要為機械旋轉調整暗區、不同截光裝置與光源開關光式設計，然而機械旋轉之幅度形成暗區控制不易，截光裝置可造成不易散熱且光源開關式設計須使用高解析LED，然而有部分使用之LED甚至尚未開始量產提供使用。因此提出以光學結構直接達到汽車前大燈不同之配光之方法，而本研究專注於光學結構之設計，在法規ECE R123規範下設計四種配光之汽車近光燈結構以及遠光燈光學結構。 研究結果顯示，近光燈以多個反射面所疊加之光型達到目標配光，在符合法規下可達到四種段位之光型:基本段位(Class C)、城市段位(Class V)、公路段位(Class E)及雨天段位(Class W)。並以反射曲面的結構設計方法，在無遮光板等結構下形成明暗截止線，減少因遮光結構而造成的能源浪費，使近光燈在公路段位下之模擬最高光度值可達到75980.7 cd，雨天段位下之模擬最高光度值可達到69705.9 cd。 遠光燈使用內部全反射(Total Internal Reflection, TIR)透鏡設計，找出透鏡最佳角度36度，以有效達到光線之凖直與亮度提升，再利用反應曲面法(Response Surface Methodology, RSM)於內部全反射透鏡上之微柱狀透鏡結構的參數優化改變光型發散程度以調整光型之寬扁程度。其中挑選曲率半徑、透鏡厚度與單一透鏡邊長大小為因子，使用反應曲面之實驗設計方法，找到遠光燈設計之最佳解，此最佳解組合為X方向曲率半徑14.99mm，Y方向之曲率半徑為25.22mm，整體厚度為1.5mm，單一曲面邊長大小為2.43，各因子範為皆在限制之內，而中心最高亮度可達213866 cd。

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隊名：雷射索爾
題目：高功率雷射二極體三維耦光結構之光學設計與模擬

簡介：

為了製造數百瓦至千瓦(KW)級的光纖輸出雷射系統，則需將數個至數十個高功率(約數瓦至數十瓦)邊射型雷射二極體(Laser Diode, LD)以光束整形 (Beam shaping)後，再利用數個光學元件整合至光纖輸出。先前利用反射鏡與極化分光鏡以階梯式排列耦合進光纖中，但其成本昂貴，同時光纖角度的縱向空間幾乎已被用完，故無法達到增加功率的目的。本研究之目的在於建構一個立體式的LD耦光結構，以直立方式使整體模組可有更大的總功率輸出及不須使用極化分光鏡雙重優勢。

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隊名：智慧製造訓練基地
題目：三次元量床結構特性分析與空間精度研究

簡介：

本主題主要研究三次元量床的結構特性，包括靜剛性及動剛性分析，並進行空間位置誤差分析。使用有限元素分析法(Finite Element Analysis)用於分析整機結構特性，並有效改善量床的變形。此外，透過空間位置誤差分析與實驗進行比對，包括使用校驗標準規量測量床床台軸向之真直度與直角度，可將量測所得知之數據以最小平方法做計算，以了解床台實際量測真直度與直角間的差異大小，以檢驗三次元量床之量測精度。在這項研究中，三次元量床以氣靜壓軸承驅動，建立各個零組件的邊界條件與參數設定，使分析結果更符合實際量床設定，以有限元素方法作為分析工具，包括靜態變形分析，模態分析，頻譜分析與暫態分析。由於量床重力加速度引起的結構變形及空間幾何誤差，透過空間位置誤差分析可探討相對變形之誤差，可提升整體量床之量測精度，進一步解析三次元量床量測能力的指標。

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隊名：NFU智機隊
題目：高階五軸工具機設計分析與性能研究

簡介：

本文著重於設計高階五軸工具機並研究機台的結構靜、動剛性、熱變形分析與實驗驗證，並進行結構分析與優化。本研究設計機台的主結構，分別為底座、滑軌台、立柱、主軸頭、工作台等，並將有限元素方法作為結構分析工具，將單件零件進行驗證比對，以驗證五軸工具機正確的模型，並探討各台不同位置之空間相對變形量。為了符合實際機台的特性，分別將各個零組件的邊界條件與參數的設定，並作為優化五軸工具機之結構的基礎，並進一步更容易地實現動態特性的改善，機台之加工精度亦可提升。由於底座會影響到機台穩定度和精度，搭配拓撲優化方法設計，可分析出模型不必要的結構，得到之結果再次進行模型設計更改，相信本研究對於工具機產業朝向智慧製造的發展，會有具體的助益與技術上的突破。

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隊名：真空凱吸
題目：二段式真空產生器之數值模擬與性能提升分析

簡介：

噴射型真空產生器可分為多類，分別為一段式真空產生器，多段式真空產生器以及並聯式多座真空產生器。 噴射型真空產生器的工作原理為，藉由噴嘴將高壓氣體加速至超音速，利用流體速度越快壓力越低的特性，產生壓力差進而製造真空環境。 二段式真空產生器，顧名思義有兩個吸入端，相較於一段式的優點為吸入量較高、達到最高真空時間較短、較省能源。 固本研究將探討二段式真空產生器，藉由ANSYS CFD模擬將二段式真空產生器性能達到最佳化設計。

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隊名：A-Niang衝鋒大隊長Dr.趙
題目：不同類型的離心式風機應用於空氣清淨機開發之數值模擬分析

簡介：

不同類型的離心式風機應用於空氣清淨機開發之數值模擬分析

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