車(chē)輛工程發(fā)展新趨勢(shì)：從傳統(tǒng)燃油汽車(chē)到綠色新能源汽車(chē)

車(chē)輛工程/能源與動(dòng)力工程

項(xiàng)目背景

隨著世界經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，汽車(chē)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?，然而，燃油汽?chē)燃料的不完全燃燒，給全球的氣候和能源帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)。沃爾沃公司發(fā)布最新目標(biāo)中提到，要在2025年之前在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣候中和制造運(yùn)營(yíng)，并提高汽車(chē)的節(jié)能性能。從熱力學(xué)的角度來(lái)看，使用化石燃料的汽車(chē)是效率最低的熱系統(tǒng)之一，實(shí)現(xiàn)化石燃料向可再生能源的轉(zhuǎn)變才能徹底改變?nèi)蚰茉磁c環(huán)境格局，因此，新能源汽車(chē)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)成為了世界各國(guó)的研究重點(diǎn)。

項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目將從傳統(tǒng)汽車(chē)的技術(shù)及能源系統(tǒng)入手，對(duì)理想氣體定律等基本熱力學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，分析傳統(tǒng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和空調(diào)系統(tǒng)工作原理，討論傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的能源效率。隨后，導(dǎo)師將帶領(lǐng)學(xué)生一起探究新能源汽車(chē)的工作原理及其對(duì)世界環(huán)境與能源的貢獻(xiàn)，分析混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)之間的動(dòng)力系統(tǒng)差別，探討化石燃料向可再生能源的轉(zhuǎn)變將如何徹底改變?nèi)蚰茉锤窬?。?xiàng)目結(jié)束時(shí)，學(xué)生需要掌握汽車(chē)的能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、研發(fā)原理及對(duì)環(huán)境系統(tǒng)貢獻(xiàn)進(jìn)行調(diào)查研究，并提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

個(gè)性化研究課題參考：

新能源汽車(chē)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)演進(jìn)機(jī)理——基于比亞迪新能源汽車(chē)的案例研究

新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池?zé)峁芾砜刂破鞯脑O(shè)計(jì)

傳統(tǒng)燃油車(chē)的電動(dòng)化改制方案研究

汽車(chē)新能源與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究

適合人群

高中生/大學(xué)生

車(chē)輛工程、能源與動(dòng)力工程、機(jī)械工程、環(huán)境與能源應(yīng)用等工程專業(yè)或希望就讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；學(xué)生需要具備微積分基礎(chǔ)。

導(dǎo)師介紹

圣母大學(xué)終身正教授

T.F.導(dǎo)師現(xiàn)任圣母大學(xué)航空航天與機(jī)械工程終身正教授,擁有麻省理工大學(xué)機(jī)械工程博士后學(xué)位，自2012年正式加入圣母大學(xué)。T.F.導(dǎo)師多次榮獲各類頂級(jí)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)，其中包括日本科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)邀請(qǐng)賽研究員、DARPA青年教授獎(jiǎng)（全美24人）、DuPont年輕教授獎(jiǎng)（全球8人）、空軍暑期學(xué)院研究金等。導(dǎo)師目前已在Nature Communications、ACS Nano等國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文150篇，總引用量超過(guò)3508。T.F.導(dǎo)師導(dǎo)師目前的研究重點(diǎn)是利用計(jì)算和實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)理解納米級(jí)傳熱和傳質(zhì)的基本原理，并將這些知識(shí)應(yīng)用于可再生能源、微電子熱管理和水處理領(lǐng)域。

任職學(xué)校

圣母大學(xué)（University of Notre Dame）創(chuàng)立于1842年，坐落在美國(guó)中東部印地安納州密歇根湖畔的南本德市，是一所享譽(yù)世界的頂尖私立研究型大學(xué)，美國(guó)25所“新常春藤”名校之一。圣母大學(xué)多年來(lái)以其卓越鮮明的特色屹立于美國(guó)高等教育之林，經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的輝煌而名滿全球。學(xué)校歷年來(lái)穩(wěn)居全美20所最頂尖學(xué)府之列，在2021 U.S. News全美大學(xué)綜合排名中位列第19位，《紐約時(shí)報(bào)》給予圣母大學(xué)最高的五顆星的學(xué)術(shù)評(píng)分。

項(xiàng)目大綱

車(chē)輛工程簡(jiǎn)介：汽車(chē)工程的發(fā)展歷史、環(huán)境與能源現(xiàn)狀、汽車(chē)工程的發(fā)展趨勢(shì)，從燃油汽車(chē)到綠色汽車(chē)，轎車(chē)、SUV、卡車(chē)燃油效率分析 An overview of vehicle engineering： Discuss the history of vehicle engineering, environment and energy status, development trend of vehicle engineering, from fuel cars to green vehicles，analyze the sedan, SUV, trucks’ fuel efficiencies

熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)：理想氣體定律，相變，熱力學(xué)過(guò)程，循環(huán)，熱力學(xué)第一定律， Basics of thermodynamics：Ideal gas law, phase change, thermodynamic processes, cycles, 1st law of thermodynamics

汽車(chē)能源系統(tǒng)的熱力學(xué)循環(huán)： 奧托循環(huán)，柴油循環(huán)，制冷循環(huán) Thermodynamic cycles of automobile energy systems： Otto cycle, Diesel cycle, refrigeration cycle

新能源汽車(chē)：環(huán)境影響、緩解、可再生能源和汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的新趨勢(shì) Green vehicles： Environmental impact, mitigation, renewable energy and new trends in vehicle power systems

項(xiàng)目回顧和成果展示 Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

時(shí)間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級(jí)別索引國(guó)際會(huì)議全文投遞與發(fā)表（可用于申請(qǐng)）

結(jié)業(yè)證書(shū)

成績(jī)單