你见过什么样的荷花池？

五彩斑斓，齐备，是该到了孵化的时候！

Science

假如你对模型的结构设计很感兴趣。你可以来找我们一起讨论更科学的结构设计方案。

假如你对喷水荷花池的喷水过程感兴趣，那么什么是表面张力？什么是疏水性？什么是吸附作用？什么是水密性？这些概念和我们的设计有什么关系呢？

而荷花池在受到水压作用时，还能稳定在水池中央吗？

我们设计了各式各样的荷花池，都能满足我们刚才所说的那些物理概念的要求吗？

这些都是我们要考虑的问题。

Technology

假如你热衷于3D打印技术，就让我们一起看看如何设置参数将作品打印的更好。

假如你想要了解喷水荷花池的电路是如何连接的，那么你知道什么样的焊接技术能够满足我们的喷水过程呢？

Engineering

什么是扬程？

我们到底需要什么样的水泵来喷水呢？

液体引流又是指什么呢？

如果水流速度过快，我们该如何处理呢？

这些都是制造过程中涉及的工程学概念，我们可以怎么使用这些知识呢？

我们可以在网络上搜索到这些工程学概念，但是我们必须要动手来解决喷水荷花池遇到的问题，这才是知识向能力转换的过程。

Arts

假如你对彩很感兴趣，就让我们来共同了解一下彩以及不同的材质给我们带来了什么？

红橙黄绿青蓝紫

白 蓝绿 粉红 枣红 金 肤 草绿

灰 粉红过渡到肤 黑

彩还有很多很多，但是材质都是PLA，我们该如何把彩的魅力应用到我们将来的作品中去呢？

问题：

1、如果要我自己发挥来设计一个喷水荷花池，我会设计成什么样的？

 

好比：

新加坡的喷水狮子。

维也纳金大厅门口的撒尿小孩。

希腊神庙前的女神端着的浴盆。

 

2、看到此时此刻自己设计的喷水荷花池，你会用哪一句诗词来描述自己的感受？

……乱花渐欲迷人眼…… 

……落花有意流水无情……

3、我能用丙烯颜料给我自己设计的喷水荷花池做什么样的装饰呢？

Mathematics

假如你想要了解数学在建模过程中的应用，就让我们一起来看看图纸上的那些数学公式吧。

问题：如何能够建立尽可能小的喷水荷花池模型。

约束条件：

1、统一购买一样的水泵；

2、水泵的出水口在水池的中央；

3、为物联网wifi模块预留60mmX37mmX28.5mm的空间。

【可能用到的体积计算公式】

太枯燥了，还是来个一图读懂荷花池空心部分容积

【水池框架部分的容积】

由于水池框架部分底面积为4431.124mm2，考虑到PLA材料的疏水性，经过测试，水滴的平均半径约为1mm，也即水池框架部分的高最小为1mm。则水池框架部分最小容积约为4.43ml，考虑到水滴从荷花池顶部自由下落到水池框架部分可能会飞溅起水花，为防止水花落到水池外面，经过测试水池的深度5mm可以满足要求，则水池框架部分最大容积即设计容积约为22.15ml。

【蓄水池部分容积】

 

 

 

蓄水池的容积最少要满足水泵工作的最低水位，经过测试为水泵高度的2/3即1/3*24.4=8.13mm，而水泵的流量约为26ml即26000mm3，蓄水池的底面积为3060mm（由现实中的荷花池依照比例缩放求得）,则，流量需要的蓄水高度为26000/3060=12.62mm，理想情况下，每秒钟喷出的水量全部瞬间都回流到蓄水池内，所以蓄水池的高度约为8.13+12.62=20.75mm，则蓄水池的有效容积=蓄水池的底面积*高=3060*20.75=63495mm3约为63.495ml。

此时所得蓄水池的容积为联想状态的容积，实际在喷水的过程中，荷花池部分都需要充满水，并且荷花池框架部分也都要充满水才能使产生的水充分回流到蓄水池部分，所以实际蓄水池的容积需要加上荷花池的蓄水容积16.138ml和荷花池框架的蓄水部分4.43ml,以及水泵的体积20.58ml,也就是说动态考虑（按每秒钟计算）蓄水池的容积约为63.495+16.138+4.43+20.58=104.643ml，考虑到水的吸附力作用，则最小动态蓄水池的容积为63.495+16.138-5.151+20.58=95.062ml则实际用水量约为95ml,这样，我们实际喷水荷花池的动态模型需要的蓄水池高度最小约为95.062ml/3.06=31.06mm，经过我们蓄水池3D打印模型的实际测试，与我们的计算结果基本一致。

 

【操作建议】

使用50ml的注射器，第一次缓慢注水50ml到蓄水池部分，此时水量可以满足物联网模块的的喷水功能，链接wifi，测试水泵工作状况。待水泵正常工作以后，换用10ml的注射器，分两次缓慢从漏水槽的远端注入水量约13ml到水池框架部分即可满足稳定的喷水效果。

 

从注水测试法到数学公式计算法，再到高等数学的微积分概念的引入，更加精确的了解到了学习数学的重要意义。

 

是呀。。。那么多的计算就是为得到一个较小体积的喷水荷花池，现在让我们先接上电路和物联网模块，看看效果如何吧。

【关于体积/容积的总体概述】

 

蓄水池的容积=水泵工作的最低水位+框架部分的动态流水+荷花池空心部分的容积+水泵的体积/排水量

 

每秒的水流量=框架部分的动态流水量+荷花池部分的容积

 

【失败教训】

之前的设计都是在水池的框架部分设计回水孔，最初由于孔的直径只有3mm，造成回水不畅，后来又继续增加孔径，经过几次改造，将原来的下水孔不断放大进行测试，但是考虑到pla材料与水的亲和力不够，并且在水量不足的情况下，受到水的表面张力影响，下水速度明显不够，时常出现断流而造成水泵不工作，最初以为是电源供电问题，后来经过若干次失败后，发现还是回水出了问题。这样就需要增加蓄水池中的水量。经过测试后。在原有高度不变的情况下。水池框架部分一侧开槽3mm，增加了水与PLA材料的接触面积，经过这样改造之后，我们发现喷水荷花池能够非常顺畅的运行。

 

这里还要补充说明一点。如果荷花池部分不喷水。可以在其中间增加一个细一些的水管。我们采用的是外径2.5毫米，内径两毫米的硅胶管。经测试后整个喷水池顺畅运行。

 

【项目后续思考】

1、我们能用太阳能电池板为我们的喷水荷花池提供电力供给吗?

2、我们能不能设计一个不需要能源就能自己喷水的荷花池？

看看视频，我们的方案都有了，就等你来拓展和优化了。还等什么马上来动手提供解决方案吧。

我们期待您的关注