【2021屆本科生優(yōu)秀畢業(yè)生】楊潤地:大學不是煙火,而是燈火
發(fā)布時間:2022-03-14   閱讀:759

楊潤地,男,上海交通大學機械與動力工程學院2021屆本科生優(yōu)秀畢業(yè)生。學習成績長期位于學院前3名,本科期間獲得國家獎學金,中船獎學金,聯(lián)合水務獎學金等多個獎項。他將在美國加州大學伯克利分校繼續(xù)攻讀博士,為科學研究奮斗終生。


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初識煙火,摸索與嘗試

自幼時起,呼嘯而過的汽車和盤旋的飛機一直吸引著楊潤地強烈的好奇心,這種迷戀促使他決定在大學選擇機械工程專業(yè)。通過四年的理論學習和大量的科研實踐,楊潤地深感機械之美。

楊潤地在上海交通大學的征途培養(yǎng)了他對機械工程的熱愛,也堅定了他為科學獻身的決心。本科四載春秋,楊潤地逐漸明白了,大學不是供人欣賞娛樂的煙火,而是能夠指引人生道路的燈火,它如同清晨的陽光,照亮著每一個人的夢想。

初入交大,作為一個羽翼未豐的本科生,楊潤地時常要同時參與課程學習和科研。他努力使自己出彩地完成各項課程。成績優(yōu)異的他在大二時被選拔成為了普渡大學2+2雙學位培養(yǎng)項目的一員。在大三和大四的交換過程中,楊潤地完成了大部分的專業(yè)課,并且取得了優(yōu)異的成績。那些在自習教室奮斗的夜依然歷歷在目,但是每當楊潤地收到一份耀眼的成績單時,他就知道那些逆風而上的倔強沒有白費。

盡管大學的課程使楊潤地的生活非常繁忙,但是他沒有選擇隨波逐流,而是多次參與到了科研項目中。在這里楊潤地能盡情探索課本之外的世界,接受全新的挑戰(zhàn)。然而,征服科學的巔峰從來就不是易事:笑臉和淚水總是同時存在,成功和失敗也總是不期而遇。幸運的是,楊潤地在烈火之間能夠克服重重困難,得到淬煉,并且決心將科學作為他一生的追求。

 在大二開始的時候,楊潤地參加了陳江平老師有關渦旋壓縮機的研究項目。從未接觸過科研的他在一開始就被壓縮機復雜的運動模型嚇倒了,而那些冗長的計算模擬代碼更是超出了他能力的邊界。在慌亂中楊潤地努力使自己鎮(zhèn)定下來,仔細地推導相關論文中的公式并且在網絡上學習編程的技巧和方法。空閑時,楊潤地積極地和陳江平老師交流探討,并且向他了解壓縮機行業(yè)的發(fā)展情況。

隨著學習的進一步深入,楊潤地逐漸地理解了渦旋壓縮機的運行原理并且開始研究型線的修正方法。壓縮機要平穩(wěn)地運行,其型線需要達到完全嚙合條件,因此需要對傳統(tǒng)的漸開線結構的頂端進行改造。但是流行的弧-弧結構和弧-線-弧的改造方法會不可避免的引起碰撞和低效的問題。

根據拋物線所具有的優(yōu)良性質,楊潤地嘗試著在原有型線的基礎上加入拋物線的模型,并且重新編譯了代碼,進行了相關的模擬。通過不斷的修改和反復運行,這種修正方案被證實為有效的,它不僅能夠減少動、靜渦盤之間的碰撞,還能提高壓縮機整體的運行效率。在陳老師的肯定中楊潤地突然意識到,自己真正走上了科研的道路。

 

遇見燈火,探索并前進

出于對流體內在運動規(guī)律的好奇,楊潤地在普渡大學加入了Steven Wereley教授的課題組,開始從事微流體方面的研究。楊潤地所研究的課題是Rapid Electrokinetic Patterning (REP)。 REP的本質是用激光引發(fā)的電熱流去聚集流體粒子,這其中REP實驗玻片上的溫度梯度成為了一個關鍵問題,因為它在一定程度上能夠決定液體粒子所收到的體積力。楊潤地首先推導了REP玻片的熱傳導模型,并且由2層結構逐漸延拓到n層。他將推導出的理論模型應用在MATLAB軟件中,繪制出了相關的溫度曲線,并且得到了溫度和玻片材料厚度、順序之間的關系。但是,最初的結果總是和實驗室中測量的結果相差甚遠,更糟糕的是,經過楊潤地反復的檢查,所有的參數(shù)都是正確的,他無法找到問題的根源。

就在所有的希望即將終結時,Wereley教授啟發(fā)楊潤地從另外一個角度去思考這個問題:當使用推導出的理論公式無法得到合理結果的時候,可以從有限元分析的角度去反向查驗問題的根源。于是,楊潤地使用了數(shù)值分析軟件COMSOL Multiphysics構建了REP玻片模型,并且輸入了相應的邊界條件和熱力學激勵,得到了和實驗結果相近的溫度分布。而當楊潤地重新檢查邊界條件的設定時找到了問題的關竅,原來理論推導過程有一個玻片無限寬的假設,但是這個假設在現(xiàn)實中是不成立的,所以推導出的理論公式需要進行相應的修改。他再次重復了最開始的過程,并且反復調試計算代碼,終于得到了和實驗結果溫度曲線。楊潤地同時獲得了REP玻片的最佳材料和厚度,這為REP玻片的設計提供了新的思路,并由此可以提高液體粒子運用速度從而增大捕捉率。

除了溫度問題外,復雜光電刺激下的流場疊加也是REP中一個很有前景的方向。在準備疊加實驗時,楊潤地決定使用投影儀產生光激勵,因此首先要確定實驗投影儀的工作原理。要做到這一點,只需要將投影儀連接到光探測器,通過它將光波轉換為電信號并且傳輸?shù)绞静ㄆ鳎ㄟ^觀察示波器的信號就可以弄清楚投影儀的發(fā)光強度和紅黃綠光的交替頻率。但這個表面上很簡單的工作花了他兩個月的時間。在這個過程中他遇到了很多意想不到的問題,比如信號的頻繁振動,投影儀輸出的不穩(wěn)定。

楊潤地的實驗遇到了無數(shù)次的失敗,但每次他都在原來的實驗方案中融入新的元素,比如光線的準直和對光探測器增益的調整。在楊潤地不斷重復實驗的過程中,他偶然發(fā)現(xiàn),投影儀不是用紅、綠、藍三種光的線性組合,而是用一種特殊的序列投射,這一發(fā)現(xiàn)與他的預期不同。這段難忘的經歷讓他意識到,當一個人認為一些假設顯而易見的時候,他永遠無法從中找到真理。相反,具有從意外和失敗中學習和適應能力的研究人員更有可能取得突破和成功。

實踐不僅使楊潤地獲得了機械工程方面的知識,也教會了他如何克服困難,如何在失敗時堅持下去,如何成為一個堅定而自信的研究者。他明白了成功不是毫不費力就能獲得的,所以他愿意帶著他從過去經歷中獲得的勇氣、毅力和持續(xù)的激情,去應對博士生涯中以及之后更大的挑戰(zhàn)。在獲得博士學位后,他希望能夠繼續(xù)從事研究工作。就像楊潤地最初被研究論文的有趣結果所吸引一樣,他希望有一天他的工作也能激勵其他人在科學領域追逐自己的夢想。

 

點燃盛火,思考和未來

楊潤地也曾遇到過無數(shù)熱愛科研的人:他看見過導師們對自己事業(yè)的熱愛,每當他們談及自己的課題時,眼睛里總是能放出自豪的光芒。教書科研對于他們而言不再僅僅是一份工作,而是他們一生的追求。組里的學長們一直無私的給楊潤地提供幫助。作為一個本科生,時常會遇到不會的理論知識,實驗方法,而且最初階段連論文都不一定看得懂。高年級的學長們總是愿意耐心的給楊潤地講解課題中的難點,為他推薦教材論文等學習材料,讓他能夠快速參與到科研中去。和他一個項目的同學也相互幫助,一起攻克難關。這種和諧奮進的科研氛圍促進他慢慢愛上了科研。

楊潤地也曾經迷茫,不知道自己是否也應該轉向其他專業(yè)。身邊的許多同學在申請專業(yè)時都選擇離開機械工程,轉向CS,ECE等熱門專業(yè)。毋庸置疑的是,這些行業(yè)所帶來的經濟和社會價值是巨大的。但是,當他仔細詢問自己的內心,他才發(fā)現(xiàn),他對這些行業(yè)并不感興趣。相反,在機械工程學習的過程中,他對很多課程包括流體力學,傳熱學都能夠有深刻的理解,并且在這些課程中都取得了很好的成績。

在學習過程中楊潤地也逐漸培養(yǎng)了相關方向的科研興趣,所以楊潤地申請的數(shù)十所學校都繼續(xù)選擇了機械工程專業(yè),并且選擇了流體力學和熱能源科學的科研方向。他始終相信,專業(yè)之間并沒有優(yōu)劣之分,適合自己的才是最好的,盲目地隨波逐流只會迷失自我。楊潤地不知道他的選擇是否正確,但是他知道他不會為他的選擇而后悔。

大學的生活有時是亂花漸欲迷人眼的,豐富的課外活動,社團組織和學生工作吸引了無數(shù)學子駐足參與。楊潤地做過班級的團支書,也參加過很多次的志愿者活動。很難說這些活動對他的學業(yè)是否有直接的影響,但是它們卻培養(yǎng)了他為人處世的能力。參加課外活動最重要的就是和別人交流,特別是當團支書的過程中,需要時常和班級同學保持溝通。楊潤地組織過班級的團支部風采大賽,和同學們一起排練了一個話劇。很多事情從表面上看起來簡單,其實執(zhí)行起來才會有各種各樣的問題。比如話劇的劇本就經過了班級同學很長時間的爭論修改才定稿。最終表演舞臺和教室排練情況的不同又在不斷考驗他們隨機應變的能力,這些事件無不提升了他處理問題和化解矛盾的能力。


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楊潤地和他的同學們都在大學這條路上走著。本科四年宛如白駒過隙,有的人選擇讀碩,有的人選擇讀博,有的人選擇工作。其實這就是人生百態(tài),每個人都走著自己的路,有時分叉,有時交匯。很多事情都是他們無法預見的,就像剛進交大楊潤地不曾想到他會在大學有著這么豐富的經歷。正是因為無法預見,才要加倍努力去增大自己獲勝的概率。

“蓋將自其變者而觀之,則天地曾不能以一瞬;自其不變者而觀之,則物與我皆無盡也。”人生的軌跡就是一個多元函數(shù),大學是其中一個重要的變量,在變與不變之間如同燈火一般照亮前行的路。告別了本科的四載,楊潤地已前往加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)攻讀博士學位。如果要問他大學到底學到了什么,他想應該是人生。

 

供稿:楊潤地   編輯:黃楷熠  
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