2025 Regeneron ISEF大奖-ETSD工程技术：静力学与动力学获奖作品汇总-3

最新官方消息！全球科创天花板赛事——国际科学与工程大奖赛（Regeneron ISEF），现已正式公布了2026年总决赛的举办时间和地点。这场汇聚全球青年创新力量的科技盛宴，将于2026年5月9日至15日，在美国亚利桑那州凤凰城会议中心（Phoenix Convention Center, Arizona）璀璨启幕。

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-ETSD工程技术：静力学与动力学2025的获奖作品方便学习

ETSD工程技术：静力学与动力学获奖作品集合

ETSD026T - 用于冷却和吸音的混合式胎压监测系统

随着高性能CPU和GPU的使用日益增多，热管理变得至关重要。传统的冷却方法，例如散热器和空气冷却器，通常会产生持续的噪音，导致用户不适。本研究探讨了三重周期极小表面（TPMS）的散热和吸声特性，并开发了一种混合型TPMS配置以增强这两种功能。在强制对流条件下，分析了不同偏移厚度的Gyroid、Diamond、Lidinoid和Split-P型TPMS结构的散热情况，并使用双麦克风装置测量了吸声系数。热模拟表明，S(0.6)结构的最高温度最低，为55°C；而声学测试表明，D(0.65)结构的吸声系数最高，为23.2%。开发了一种以S20D80比例结合S(0.6)和D(0.65)的混合型TPMS，其最高温度达到57.3°C，吸声系数达到25%。对比分析显示，针式散热器温度高达 93°C，而混合式 TPMS 温度维持在 57.3°C，降低了 35.7°C。这些结果表明，混合式 TPMS 在需要同时散热和降噪的应用中具有潜力，能够提升热性能，并为高性能计算提供更安静的环境。

ETSD028 - 一种新型变形鼻锥机构

飞机鼻锥的气动效率对整体飞行性能至关重要。传统的鼻锥设计针对特定速度范围进行优化，这限制了其整体效率。本研究调查了不同鼻锥几何形状对亚音速、跨音速和超音速下阻力、重量和体积的影响，旨在开发一种可动态调整形状以最大程度降低阻力的可变形鼻锥。在 ANSYS Fluent 中进行计算流体动力学 (CFD) 仿真，以分析冯·卡门 (Von Karman)、切线拱形、幂级数、椭圆形、圆锥形和抛物线形鼻锥的气动性能。鼻锥和边界域在 SolidWorks 中创建，导入 ANSYS Workbench，在 ANSYS Meshing 中划分网格，并使用 ANSYS Fluent 中的 k-omega SST 湍流模型进行仿真。模拟运行至收敛（残差为1e-6，约5000次迭代），针对0.3马赫至2.0马赫之间的11个速度范围，以捕捉各种飞行条件。研究发现，与静态设计相比，基于速度在最佳几何形状之间过渡的可变形鼻锥可显著降低阻力，使鼻锥效率提高9.5%。为了实现变形，在SolidWorks中设计了一种伸缩机构。在制造了五个原型后，最终机构被制造出来用于实际测试。研究表明，可变形鼻锥设计切实可行，能够提高燃油效率，并减少对环境的影响。未来的工作将包括创建闭环反馈系统，模拟1.0马赫左右的更多数据点，并改进变形机构。

ETSD039 - 低噪音环形无人机螺旋桨的发明

四旋翼无人机具有简化野生动物观察研究工作的独特潜力，从而有助于改善生态系统的生物多样性和碳封存。然而，四旋翼螺旋桨的噪音会对研究环境造成危害。近年来，环形螺旋桨被开发出来，其独特的形状可以降低噪音。目前的文献对环形螺旋桨几何变化的分析有限。本研究通过计算和实验研究了以下环形螺旋桨设计特征对气动和声学性能的影响，以开发出用于野生动物观察的最安静、最高效的模型：总距角、叶尖锥度、弦长和锥度、短轴长度和弯度。本研究还确定了一个新颖的设计参数——前段高度叶片高度偏移，该参数可进一步将环形螺旋桨的声学特征降低 1.9 dBA。首先，使用计算流体力学 (CFD) 中的雷诺平均纳维-斯托克斯方程，模拟所有变体计算机辅助设计 (CAD) 模型的推力和扭矩。候选设计采用 3D 打印技术，并通过静态推力和扭矩试验台进行实验测试，并对比传统螺旋桨的品质因数 (FM) 效率和噪声输出。最终确定了所有七个设计参数的最优值，最终设计出噪音降低 4.4 dBA 的螺旋桨，在 1000 至 10000 Hz 的频率范围内（动物对声音最敏感的频段），平均声压降低了 40.7%，从而促进了负责任的环保行动。

ETSD051 - 模块化离子风冷系统

本项目旨在利用离子风技术设计下一代冷却装置。该系统由高压发射极和集电极组成，它们产生并吸引离子，推动离子并形成气流，无需机械部件。由于该设计为非机械结构，在实现与传统风扇相同的性能的同时，它还支持灵活、紧凑的设计，并具有更长的使用寿命和低于典型环境噪音的安静运行噪音。此外，电极的形状和位置可以定制，以实现更直接的气流，最大限度地减少湍流并提高效率。因此，由于其强大的灵活性和适应性，该装置可以减少能源浪费和碳排放。本项目主要关注笔记本电脑场景，因为静音和紧凑性至关重要。然而，更广泛的应用还包括密闭空间内的气候控制以及医疗或工业系统的热管理。该项目采用建模和3D打印技术制作原型，然后通过严格的科学流程来评估气流、散热率、噪音和能耗等性能指标。预计结果表明，离子风冷却技术是一种可行且更高效的传统风扇替代方案。

ETSD052 - SkyProbe：推力矢量无人机

本项目展示了一款创新型推力矢量无人机 (UAV)，专为在高空和强风条件下执行接触式检测（超声波裂纹检测、波形检查和附着力测试）而设计。传统无人机由于结构刚性和对湍流的响应能力有限，在近距离检测中通常难以保持稳定性。为了解决这一问题，我们开发的这款无人机采用了独特的推力矢量系统，利用能够动态调整角度的伺服控制螺旋桨。这项创新技术使无人机能够不受外部干扰地保持稳定的水平机身，从而显著提升其检测能力。\n我们专门为这款无人机开发了一种新型推力矢量控制逻辑，集成了前馈 PID 控制、光流传感器和激光测高等先进控制技术。该控制系统提供精确的实时反馈和位置校正，显著提高了无人机的响应能力和可靠性。这款推力矢量无人机不仅在性能上超越了传统的四旋翼飞行器，还拓展了无人机技术在工业检测中的潜在应用，提高了维护操作的效率、安全性和准确性。

ETSD057 - 拉挤和挤压回收长丝

随着 3D 打印机的使用日益普及，回收废旧耗材和失败的打印件的需求日益增加。传统上，耗材是通过将碎料送入挤出机生产的；这种耗材质量较差，需要重新挤出。本项目尝试了一种新技术：将挤出与拉挤相结合；理论上更节能省时。\n\n我们设计并评估了一个压缩螺旋钻；采购了各种塑料，包括废料、失败的打印件和 PET 瓶。我们用木材、金属和 3D 打印部件构建了一台挤出机；并设计了一个原始的电子系统。所有元件均在一个简易的家庭作坊中制造。该作坊包含水冷、风冷、卷绕、拉挤和耗材牵引单元。我们通过集成的电压/电流表测试了能耗。我们测试了超过 30 种温度区域组合。耗材生产完成后，我们评估了质量和公差。我们还测试并对比了拉挤和挤出工艺。\n\n该设计包含超过 50 次组件迭代。该机器的能耗为0.89千瓦时。确定了使用每种材料生产长丝的最佳温度，包括PLA：从1-3区（摄氏度）：150、202、126。生产的长丝公差为正负0.2毫米。据估计，挤出和拉挤工艺的组合比标准工艺效率高约45%。\n\n大多数工程标准均已满足。该项目验证了挤出和拉挤工艺组合的概念验证，从而能够回收各种塑料并避免填埋。未来仍需进一步测试，以优化两种技术的集成，并提升速度、尺寸和布局。

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