密集科研項目：工程物理學專題：汽車與飛機外形構造的流體物理學原理和設計方法探究

導師學校介紹

布朗大學（Brown University）創立于1764年，是全美第七古老的大學，坐落在美國羅得島州首府普羅維登斯市，是一所享譽世界的頂級私立研究型大學，聞名世界的八所常春藤聯盟成員，北美頂尖大學學術聯盟美國大學協會成員。布朗大學在2020年U.S.News美國大學綜排Top14。

導師詳細介紹

導師昵稱

Roberto

導師級別

終身正教授

導師學校

布朗大學Brown University

Roberto導師現任布朗大學工程系終身正教授，主要研究流體力學，包括雙通道流、生物流等，也進行數值模擬和理論分析工作。1990年至1992年，導師擔任墨西哥國立自治大學材料研究所本科研究助理，后擔任加州理工學院機械工程系研究生研究助教四年，墨西哥國立自治大學材料研究所首席研究員等職務。2019年，正式加入布朗大學工程學院擔任教授職位。導師共發表論文115余篇，20篇會議論文集的擴展摘要，3本著作，3項專利。現擔任美國物理學會、美國機械工程師學會、美國化學工程師學會成員。

Prof.Roberto is currently a tenured professor in the Department of Engineering at Brown University.He mainly studies fluid mechanics,including dual-channel flow,biological flow,etc.He also conducts numerical simulation and theoretical analysis.From 1990 to 1992,he served as an undergraduate research assistant at the Institute of Materials,National Autonomous University of Mexico.Later,he served as a graduate research assistant in the Department of Mechanical Engineering at the California Institute of Technology for four years.In 2019,he joined the School of Engineering of Brown University as a professor.He has published more than 115 papers,20 extended abstracts of conference proceedings,3 books,and 3 patents.He is currently a member of the American Physical Society,the American Society of Mechanical Engineers,and the American Society of Chemical Engineers.

適合人群

方向：理工

專業：工程

適合專業：工程學，結構工程，工程，物理，機械工程，物理學，車輛工程，流體力學，航空與航天工程，結構力學

項目價格：19800/33800

項目周期：4周在線小組科研+2周論文輔導

是否建議高中生學習：是

是否建議大學生學習：是

語言：英文

難度：中級難度/高級難度

建議具備的基礎：機械工程、車輛工程、生物工程、航空航天工程、海洋工程、石油工程、能源工程等工程類等專業或希望修讀相關專業的學生，高中生需要具備扎實的物理與數學基礎

科研項目產出

4周在線小組科研學習+2周論文指導學習共125課時+不限時論文指導

學術報告

優秀學員獲主導師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發表指導（可用于申請）

結業證書

成績單

項目介紹

流體的運動存在于人類活動的方方面面，從生理流動到飛機和汽車，工程師必須學會預測流體的行為，以設計設備和系統來處理和操縱流動。本項目將以汽車、飛機為例，探究流體物理學在工程中應用。從流體的特性入手，分析流體的速度、流量、壓力、流體靜力學知識，從伯努利方程入手分析車輛與飛機的運動阻力與升力。本項目重點還原了飛機、汽車的翼型設計過程中流體物理學所占有的重要地位。學生將在導師的指導下以科學的方法記錄并且分析研究結果，在項目結束時提交項目報告，進行成果展示。

個性化研究課題參考：

航天飛機跨聲速機翼繞流氣動特性分析

流體力學指引下的汽車空氣阻力探究及車型設計原理

氣固流化床內兩相流動特性的數值模擬及結構優化設計

流體力學補償標準伽遼金有限元及其在建筑風場中的應用

The motion of fluids exists in every aspect of human activity,from physiological flows to airplanes and automobiles,and engineers must learn to predict the behavior of fluids in order to design devices and systems to handle and manipulate the flow.This project will take automobiles and airplanes as examples to explore the application of fluid physics in engineering.Starting from the characteristics of the fluid,the velocity,flow,pressure,and hydrostatic knowledge of the fluid are analyzed,and the motion resistance and lift of vehicles and aircraft are analyzed from the Bernoulli equation.This project focuses on restoring the important position of fluid physics in the airfoil design process of aircraft and automobiles.Under the guidance of the instructor,students will record and analyze the research results in a scientific way,submit a project report at the end of the project,and display the results.

Suggested Future Research Fields:

Analysis of aerodynamic characteristics of space shuttle transonic wing flow around

Research on automobile air resistance and car model design principles under the guidance of fluid mechanics

Numerical simulation and structural optimization design of two-phase flow characteristics in a gas-solid fluidized bed

Galerkin finite element standard for fluid mechanics compensation and its application in building wind farms

項目背景

飛機為什么會飛？其中的原理相信很多人都有聽說過，由于機翼上表面的彎度大于下表面的彎度，上表面氣流的流速整體上要高于下表面的氣流速度，根據伯努利理論，機翼上下表面就會產生一個壓力差，提供向上飛機的升力。同時，車頭造型的設計中涉及到的流體力學因素眾多，比如車頭的邊角、車頭的形狀及高度等，人們發明了流線型汽車。本項目則將主要探討流體物理學在飛機與汽車車身設計中的應用，明確流體物理學對汽車與飛機外形構造發揮出的重要作用，能夠讓汽車與飛機造型的構造更加合理，保證合理協調空氣及車輛之間的相互作用力，為汽車與飛機的行進便利創造條件。

項目大綱介紹

流體特性、單位和尺寸 Fluid Properties,Units and dimensions

流體流量、壓力、流體靜力學 Fluid flow rate,pressure,hydrostatics

伯努利方程、壓力與速度、阻力、升力 Bernoulli’s Equation,Pressure vs speed,Drag forces,Lift Forces

空氣動力學、翼型、汽車流體動力學、飛機設計 Aerodynamics,Airfoils,Car hydrodynamics,Airplane Design

項目回顧與成果展示 Program review and presentation

論文輔導 Project deliverable tutoring

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