上海交通大學(xué)2019屆優(yōu)異學(xué)士學(xué)位論文（TOP1%）近日揭曉，機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院陳巢栩嘉、郭鵬飛、李浩禎3位同學(xué)獲評(píng)上海交通大學(xué)優(yōu)異學(xué)士學(xué)位論文。

 

為進(jìn)一步推進(jìn)校企產(chǎn)學(xué)結(jié)合的工程教育模式改革，機(jī)動(dòng)學(xué)院自2017屆起對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行試點(diǎn)改革，改革后的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)以項(xiàng)目的形式組織實(shí)施，圍繞本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，緊密結(jié)合企業(yè)的實(shí)際研發(fā)需求，協(xié)作解決來自企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用問題。

在2019屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)選活動(dòng)中，機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院經(jīng)答辯專家兩次遴選后，從優(yōu)秀項(xiàng)目組中推薦了5位同學(xué)送審。

學(xué)校從論文的難度、工作量、研究過程、研究結(jié)果以及答辯表現(xiàn)各方面綜合考察學(xué)生素質(zhì), 最終機(jī)動(dòng)學(xué)院3位同學(xué)獲此榮譽(yù)。

 

附：本科生優(yōu)異學(xué)士學(xué)位論文（TOP 1%）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）簡(jiǎn)介

 

學(xué)生姓名：巢栩嘉

 

指導(dǎo)教師：王彤

 

論文題目：二氧化碳發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)與離心式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)

 

論文簡(jiǎn)介：二氧化碳因臨界溫度接近常溫，配合常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的冷熱源，其發(fā)電循環(huán)是超臨界動(dòng)力循環(huán)。近年來，隨著材料技術(shù)、發(fā)電機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，超臨界二氧化碳（SCO2）動(dòng)力循環(huán)，因其整體裝置占地小、目標(biāo)發(fā)電效率高等優(yōu)點(diǎn)而成為能源動(dòng)力領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。在企業(yè)示范工程目標(biāo)輸出參數(shù)范圍內(nèi)，離心式壓縮機(jī)成為循環(huán)中的關(guān)鍵部件之一，目前尚無成熟的工業(yè)產(chǎn)品。

為了開發(fā)可供工程應(yīng)用的超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)和壓縮機(jī)，本文首先分析超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)參數(shù)對(duì)應(yīng)的效率和可實(shí)現(xiàn)性，以整體循環(huán)效率和穩(wěn)定性高為目標(biāo)，確定了壓縮機(jī)組的進(jìn)出口狀態(tài)參數(shù)范圍；基于熱力學(xué)、流體力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)原來，引入離心葉輪流動(dòng)損失模型，改進(jìn)了離心式壓縮機(jī)熱力設(shè)計(jì)流程；基于C++和Qt環(huán)境開發(fā)了超臨界離心壓縮機(jī)一段一級(jí)和二段二級(jí)熱力設(shè)計(jì)可視化程序，引入了美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）實(shí)際物性庫(kù)使設(shè)計(jì)計(jì)算可推廣應(yīng)用于其他實(shí)際氣體，同時(shí)為避免臨界區(qū)物性迭代無解情況，建立了計(jì)算異常報(bào)錯(cuò)機(jī)制，改善了壓縮機(jī)設(shè)計(jì)體驗(yàn)，具有可視化程度高、運(yùn)行效率高、拓展性強(qiáng)等特點(diǎn)。最后，基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和OpenGL構(gòu)建離心葉輪幾何造型，實(shí)現(xiàn)了葉輪幾何數(shù)據(jù)的初始圖形交換規(guī)范（IGES）和TXT格式輸出，解決了葉輪快速建模的問題，打通了離心式葉輪熱力設(shè)計(jì)與機(jī)械加工之間的連接橋梁。總體上實(shí)現(xiàn)了離心式壓縮機(jī)從熱力設(shè)計(jì)到葉輪建模和輸出的全流程，無需數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化直接可進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算機(jī)輔助葉輪性能分析、優(yōu)化和先進(jìn)制造工藝。

    

                

巢栩嘉與指導(dǎo)教師王彤合影

學(xué)生姓名：郭鵬飛

 

指導(dǎo)教師：張希

 

論文題目：基于人工勢(shì)場(chǎng)法的自動(dòng)駕駛汽車智能決策系統(tǒng)研究

 

論文簡(jiǎn)介：在當(dāng)今社會(huì)，交通出行的安全與通暢愈發(fā)成為社會(huì)的焦點(diǎn)問題，自動(dòng)駕駛也成為了當(dāng)今學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的研究熱點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)的駕駛方式，其具有較高的穩(wěn)定性與可靠性，較低的人力成本，成為將來汽車行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

本文著重進(jìn)行了在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中決策系統(tǒng)的行為決策與路徑規(guī)劃部分的編寫與調(diào)試，在行為規(guī)劃方面提出了以道路開閉狀況與臨近障礙物信息為輸入集的有限狀態(tài)機(jī)，在路徑規(guī)劃方面，選擇了實(shí)時(shí)性和可調(diào)節(jié)性較優(yōu)的人工勢(shì)場(chǎng)法，構(gòu)建了包含車道方向、車道邊線、車道中線、障礙物等元素的勢(shì)場(chǎng)，并在其中利用梯度最小的方式規(guī)劃車輛路徑。本文針對(duì)路徑震蕩的問題，提出了在規(guī)劃出初步路徑后采集合適特征點(diǎn)，使用三次樣條曲線擬合的方式得到更為直觀準(zhǔn)確的路徑，而且在擬合過程之中考慮到了車輛動(dòng)力學(xué)約束的方法，確保了路徑的平順穩(wěn)定。之后，決策系統(tǒng)和項(xiàng)目?jī)?nèi)其他三位小組成員的感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)在ROS框架下進(jìn)行連接溝通，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)自動(dòng)駕駛平臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行，在最終的實(shí)地測(cè)試之中，車輛可以順利完成直線行駛、障礙物避讓、緊急制動(dòng)、跟車行駛，變道行駛等駕駛行為，為日后的研究奠定了基礎(chǔ)。 

郭鵬飛與指導(dǎo)教師張希合影

學(xué)生姓名：李浩禎

 

指導(dǎo)教師：閆曉暉

 

論文題目：質(zhì)子交換膜的改性與新材料體系研究

 

論文簡(jiǎn)介：質(zhì)子交換膜燃料電池在能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能方面都有巨大的應(yīng)用前景。目前廣泛使用的Nafion®質(zhì)子交換膜在電導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性方面表現(xiàn)良好，但是仍存在兩側(cè)反應(yīng)物滲透的問題，這極大地影響了燃料電池的性能。本項(xiàng)目提出了一種能夠應(yīng)用于直接甲醇燃料電池的納米二氧化硅膜，這種膜具有均勻分布、垂直排列的納米通道，孔徑只有1 nm左右，能夠有效地分離質(zhì)子與甲醇分子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，與Nafion®膜相比，改性后的二氧化硅復(fù)合膜能夠?qū)⒓状紳B透率降低70%。在電池測(cè)試中，該復(fù)合膜能夠?qū)⒆罴鸭状紳舛葟?span lang="EN-US">2.0 M提升到6.0 M，最大功率密度提升近80%。這些結(jié)果表明，新型復(fù)合膜能夠使直接甲醇燃料電池在更高的甲醇濃度下有更好的性能，提升電池能量密度。上述研究工作為解決電化學(xué)元件中的滲透問題提供了新的設(shè)計(jì)思路。

                      直接甲醇燃料電池實(shí)物裝置                                  甲醇滲透問題優(yōu)化效果

（a）對(duì)照組：Nafion212                                                 （b）實(shí)驗(yàn)組：Nafion212+silica
電池性能優(yōu)化

李浩禎與指導(dǎo)教師閆曉暉合影

 

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