理工满天星 | 宁波诺丁汉大学航空航天工程学生团队荣获国际散热器设计大赛二等奖
2024年06月28日
宁波诺丁汉大学航空航天工程学生团队在由美国机械工程师学会(ASME)和电气与电子工程师协会(IEEE)共同举办的国际散热器设计大赛中与密歇根大学、普渡大学、苏黎世联邦理工学院等国际顶尖学府的学生同台竞技。作为本次大赛唯一一支来自中国的高校团队--宁诺AeroProMax团队,其自主研发设计的散热器凭借优异的散热性能与答辩汇报表现,最终与苏黎世联邦理工团队一起获得二等奖。
ASME K-16/IEEE EPS国际散热器设计大赛是全球最具影响力的散热器设计比赛之一,汇集了来自世界各地的顶尖工程师和学术界代表。比赛得到了日本丰田汽车公司、美国通用电气公司,以及斯坦福大学、普渡大学的赞助和支持。
本次参赛的团队由宁波诺丁汉大学航空航天工程专业大三年级的张杨、江浚源、王一唯和夏露莹组成,由来自理工学院航空航天工程的龙姗姗博士和诺丁汉大学卓越灯塔计划(宁波)创新研究院的聂毅博士共同指导。
谈起团队的组队和参赛过程,身为宁诺波音航空俱乐部学生主席的夏露莹说道,团队成员因一次社团组织的ANSYS软件培训课程走到一起。“在培训老师聂毅博士的推荐和鼓励下,我决定联系社团成员,组建了AeroProMax团队,一起接受这个全新的挑战。”
本次国际散热器设计大赛要求参赛者设计并使用增材制造生产一个重量轻便、散热效果好的散热器。设计自由度高,限制少反而导致了难度的提升,使同学们在确定设计思路时犯了难。早在去年12月,团队成员就开始了前期的头脑风暴,还针对热力学、流体力学和散热器的设计制造做了大量的自学工作,并在老师们的指导下逐步确立了方案,通过仿真模拟找到了最优模型。
团队从大自然中汲取灵感,采用蜂窝状几何结构设计散热器,并运用分形设计的概念,巧妙地将几个六边形的特征融入到散热器的设计中,包括六边形的孔和排列。“蜂窝状的设计增强了散热器的湍流强度,增加了空气与散热器之间的接触面积,不仅减轻了散热器的重量,还提高了对流效率,”张杨同学介绍道。
在龙姗姗博士流体和传热领域的专业指导下,经过了几十版的设计迭代和流场分析后,团队最终将散热器的关键性能标准FOM值提升了24%。在这样的比赛中,每提升1%的性能都是非常困难的,在总决赛里选手之间的差距可能只有1%。同时,聂毅博士在增材制造方面,针对特征尺寸、宽高比和悬垂角度等提供了大量宝贵的优化建议,提升了3D打印技术的利用效率,确保了3D打印的顺利实现。两位指导老师带领团队通力合作,共同推动了这一仿生创新设计的成功。
整个竞赛过程中,收获远不止于亮眼的成绩。正如王一唯同学所说,他们深刻感受到了课堂知识在实际工业应用中的重要性,为未来的学术和工业研究打下了坚实的基础。
取得优秀成绩的背后,备赛期间团队面临多重挑战。指导老师龙姗姗博士表示,“我们的参赛团队都是航空航天工程大三的学生,与他们同台竞技的选手有不少是研究生和博士生。这对于他们来说是个艰巨的挑战,但是我很自豪见证他们的成长。此外,学生们有机会接触到工业界最前沿的技术,与技术提供商直接对话,对他们来说是一个很好的跨学科合作和交流的机会。”
指导老师聂毅博士也表示“很惊叹于宁诺本科生的学习能力、团队协作和国际化视野,同学们能够快速学习关于结构设计与优化,热流体力学仿真,增材制造的知识与技能,积极沟通与协作,并进行了有效的项目与时间管理,最终设计的散热器结构与性能也达到了世界一流水平。“
团队成员们对于两位导师在专业技术、时间管理和心理支持等方面提供的指导与支持表示由衷的感谢。江浚源同学在采访中如此提到,“有明确目标和学习计划,进行有针对性的学习,还有两位认真严格的老师在我们的前进道路上指引方向,这样子的参赛体验不能再更棒了!”
团队成员们克服挑战,与全球顶尖工程师和学术界人士展开了富有成效的交流与合作,在全球舞台上展示着宁波诺丁汉大学在工程技术领域的卓越教育和跨学科合作的优势。未来,他们将继续努力,为学术和工业界的进步贡献自己的力量。