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物理学专题:汽车与飞机外形构造的流体物理学原理及设计方法研究

阅读 200
2024-07-10

  开始日期: 2024-09-28

  课时安排: 7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习

  适合人群

  适合年级 (Grade): 高中生/大学生

  适合专业 (Major): 物理学、工程物理、机械工程、车辆工程、生物工程、航空航天工程、海洋工程等工程类等专业或希望修读相关专业的学生;

  学生需要具备扎实的物理与数学基础。

  建议选修: 机械工程与流体力学

  导师介绍

  Roberto

  布朗大学 Brown University讲席终身正教授

Roberto

  Roberto导师现任布朗大学工程系讲席终身正教授,主要研究流体力学,包括双通道流、生物流等,也进行数值模拟和理论分析工作。1990 年至 1992 年,导师担任墨西哥国立自治大学材料研究所本科研究助理,后担任加州理工学院机械工程系研究生研究助教四年,墨西哥国立自治大学材料研究所首席研究员等职务。2019年,正式加入布朗大学工程学院担任教授职位。导师共发表论文115余篇,20 篇会议论文集的扩展摘要,3 本著作,3项专利。现担任美国物理学会会士、墨西哥国家工程院院士、美国机械工程师学会和美国化学工程师学会成员。2021年,Zenit教授被任命为《Physical Review Fluids》期刊的副编辑,显示了他在流体力学领域的深厚影响力和专业认可。

  任职学校

  布朗大学(Brown University)创立于1764年,是全美第七古老的大学,坐落在美国罗得岛州首府普罗维登斯市,是一所享誉世界的顶级私立研究型大学,闻名世界的八所常春藤联盟成员,北美顶尖大学学术联盟美国大学协会成员。布朗大学在2020年U.S.News美国大学综排Top14。

  项目背景

  飞机为什么会飞?其中的原理相信很多人都有听说过,由于机翼上表面的弯度大于下表面的弯度,上表面气流的流速整体上要高于下表面的气流速度,根据伯努利理论,机翼上下表面就会产生一个压力差,提供向上飞机的升力。同时,车头造型的设计中涉及到的流体力学因素众多,比如车头的边角、车头的形状及高度等,人们发明了流线型汽车。本项目则将主要探讨流体物理学在飞机与汽车车身设计中的应用,明确流体物理学对汽车与飞机外形构造发挥出的重要作用,能够让汽车与飞机造型的构造更加合理,保证合理协调空气及车辆之间的相互作用力,为汽车与飞机的行进便利创造条件。

  项目介绍

  流体的运动存在于人类活动的方方面面,从生理流动到飞机和汽车,工程师必须学会预测流体的行为,以设计设备和系统来处理和操纵流动。本项目将以汽车、飞机为例,探究流体物理学在工程中应用。从流体的特性入手,分析流体的速度、流量、压力、流体静力学知识,从伯努利方程入手分析车辆与飞机的运动阻力与升力。本项目重点还原了飞机、汽车的翼型设计过程中流体物理学所占有的重要地位。学生将在导师的指导下以科学的方法记录并且分析研究结果,在项目结束时提交项目报告,进行成果展示。

  个性化研究课题参考:

  航天飞机跨声速机翼绕流气动特性分析

  流体力学指引下的汽车空气阻力探究及车型设计原理

  气固流化床内两相流动特性的数值模拟及结构优化设计

  流体力学补偿标准伽辽金有限元及其在建筑风场中的应用

  项目大纲

  流体特性、单位和尺寸 Fluid Properties, Units and dimensions

  流体流量、压力、流体静力学 Fluid flow rate, pressure, hydrostatics

  伯努利方程、压力与速度、阻力、升力 Bernoulli’s Equation, Pressure vs speed, Drag forces, Lift Forces

  空气动力学、翼型、汽车流体动力学、飞机设计 Aerodynamics, Airfoils, Car hydrodynamics, Airplane Design

  项目回顾与成果展示 Program review and presentation

  论文辅导 Project deliverable tutoring

  项目收获

  7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习 共125课时

  项目报告

  优秀学员获主导师Reference Letter

  EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等级别索引国际会议全文投递与发表指导(可用于申请)

  结业证书

  成绩单

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