在西安航空学院，一支由15名本科生组成的“流光破晓”团队，围绕非均匀三周期极小曲面（TPMS）换热结构开展研究。三年来，团队以专业课程学习为起点，依托学校学科基础和实验平台，逐步完成从理论分析、结构设计、仿真计算到打印的科研训练，并累计带动20余名本科生参与实践探索。

　　从课堂走进课题：把专业知识转化为研究思路

　　工程热力学、流体力学、传热学、换热器原理与设计等课程，为学生理解换热规律、分析流动阻力和开展结构设计奠定了理论基础。依托钱学森航空工程实验班相关课程训练，团队成员开始尝试将课堂所学用于解决实际工程问题：面对非均匀热负荷下的换热需求，如何让流道结构与热量分布更加匹配？

　　围绕这一问题，学生从查阅资料、分析热负荷特征入手，确定流道拓扑，运用参数化建模建立换热结构模型，再通过数值仿真比较不同方案的换热性能与流动阻力，并根据计算结果持续优化设计。课堂中的传热理论、流动规律与工程设计方法，由此转化为具体的研究步骤和可反复检验的技术方案。

　　研究并非一开始就取得理想结果。早期均匀流道方案在计算中暴露出入口换热不足、后段结构冗余等问题。面对仿真结果，学生重新分析流道与热负荷的匹配关系，将原有方案调整为沿程渐变截面结构，在探索的过程中逐步完善设计。

图1 团队成员在实验室开展仿真计算与方案研讨

　　从仿真走向实验：在动手验证中提升解决问题的能力

　　屏幕上的计算结果只是科研工作的一个环节，设计方案能否转化为符合要求的实物样件，还需要实验检验。在学校实验室，团队成员继续参与结构打印、成型工艺调整以及测试方案设计，将数字模型带入实际制造和验证环节。

　　非均匀TPMS结构具有薄壁、曲率变化较大等特点，打印过程中易出现成型变形，进而影响样件尺寸精度。针对这一困难，学生结合打印结果反复分析问题、调整工艺参数，并逐步建立工艺参数库。经过多轮试制与改进，样件成型质量趋于稳定，学生也在实践中认识到，工程设计不仅需要理论上可行，还必须兼顾制造工艺与验证条件。

　　与此同时，团队结合校内热工、流体力学、制冷与焓差等实验条件，开展传热基础实验及换热性能测试相关工作，把课堂知识、仿真结果与实验现象相互对照。遇到任务受阻，成员共同讨论原因；发现数据异常，则重新计算与校核。学生由此逐渐形成以证据检验方案、以问题推动迭代的科研习惯。

　　从实验平台拓展视野：在学科支撑下深化实践探索

　　学生科研能力的培养，离不开持续开放的实验条件与学科资源。近年来，学校在航空轻量化材料、流体技术、表界面工程和智能感知等领域持续完善科研平台布局。其中，2025年获批的“轻量化航空结构与功能复合材料”陕西省高等学校重点实验室，具备材料热物性与高温热行为分析条件；陕西省液压技术重点实验室、航空材料表界面设计与应用陕西省高校工程研究中心，以及飞行器多模态异构信息智能感知与处理技术陕西省高等学校重点实验室等平台，为相关领域的交叉研究提供学科支撑。2024年组建的低空经济研究院，也为学生进一步了解行业需求、探索技术应用场景提供了渠道。

　　从课程实验到课题研究，再到对接更广阔的学科平台，学生的学习场景不断延伸，研究视角也从单一结构的性能分析逐步拓展到设计、制造、测试与工程应用之间的联系。

图2 “流光破晓”团队部分成员合影

　　以研促学、以赛促创：在实践历练中收获成长

　　三年来，团队累计带动20余名本科生参与科研实践，获得国家级、省级竞赛奖项6项，现有计算机软件著作权4项、已受理发明专利1项。学生在课题推进中接受了结构建模、数值计算、实验方案设计、数据分析和成果表达等多环节训练，并通过学术交流等活动进一步提升研究汇报与沟通能力。

图3 团队参加中国工程热物理学会传热传质学术会议

　　在这一过程中，指导教师通过日常研讨、技术指导与方案把关帮助学生不断完善研究思路，学校的课程体系、科研平台与实践育人资源共同为本科生参与真实课题提供了支撑。

　　下一步，学生团队将继续推进换热结构设计软件的版本迭代，开展不同工况下的结构适应性验证，并加强与航空产业链相关单位的交流对接，推动研究成果面向实际需求持续完善。

　　从课堂知识的学习者，到实验室里主动发现问题、验证方案的实践者，“流光破晓”团队的成长历程，体现了以真实科研课题牵引本科生实践教学、以学科平台支撑创新能力培养的育人成效。