2018年上海海洋大学食品学院922传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 为什么热量传递和动量传递具有相似性？雷诺类比适用于什么条件？
【答案】（1）通过边界层分析，得到的边界层动量微分方程式和能量微分方程式形式完全一致，且各自对应的边界条件也是相同的，说明边界层中的速度分布和温度分布具有类似的规律。由于边界层中存在温度梯度，因此产生了热量的传递，传递的热量具体体现为热流密度q ；由于同时存在速度梯度，因此产生了动量传递，传递的动量具体体现为黏性应力
布的相似性说明热量传递与动量传递具有相似性。
（2）雷诺类比适用于Pr=l的流体。
2． 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。
【答案】（1）基本思想：把在时间、空间上连续的温度场用有限个离散点温度的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些点温度值的代数方程，获得各离散点上的温度值。
（2）步骤：①按所求问题的几何形状、求解精度和稳定性条件划分差分网络；②按物理条件和边界条件建立各节点差分方程，构成差分代数方程组；③求解。
3． 利用肋化换热器来实现水与空气间的换热，若要强化传热，应将肋片加在空气侧还是水侧？为什么？
【答案】（1）为强化传热，应将肋片加在空气侧。（2）原因:与水侧相比，空气侧对流换热系数较小、热阻较大，加肋片后可显著降低传热热阻，提高传热量。
4． 结合非稳态导热分析解的形式，分析热扩散率在非稳态导热中的作用。
【答案】从分析解形式可见，物体的无量纲过余温度是傅里叶数的负指数函数，即表示在相同尺寸及换热条件下，热扩散率越大的物体到达指定温度所需的时间越短，这正说明热扩散率所代表的物理含义。
5． 如何将从实验室得到的实验结果应用于工程实际？
【答案】由相似第二定理可知，相似的两个物理现象具有完全相同的准则函数关系，由根据相似第一定理可知，两个相似的物理现象对应点上的同名准则数相等，所以，如果两个同类物理现象相似，则它们具有完全相一样的准则关系式，所以从实验室得到的实验结果完全可以应用于工程实际。
温度分布与速度分
6． 饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加？为什么？
【答案】在自然对流区和核态沸腾区，随着壁面过热度
热系数是增加的，因随
增加。 当进一步提高
再提高时，进入过渡沸腾区。这时，由于的增加，在加热表面上形成一层汽膜，汽膜的导热系数较小，热阻增加，致使沸腾换热表面传热系数下降。 进入稳定膜态沸腾区，加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界
的増加而增加。 面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高，辐射热量急剧增加，沸腾换热表面传热系数又随
的增加，沸腾换热表面传的増加产生汽泡的核心数增加，汽泡对流体的扰动剧增，表面传热系数
二、计算题
7 设一根长为1的棒有均匀初始温度．
并且
布曲线。
【答案】温度分布曲线见图。
此后使其两端各维持在恒定的温度及棒的四周保持绝热。试画出棒中温度分布随时间变化的示意性曲线及最终的温度分
图 温度分布曲线
8． 利用对比法求材料导热系数。将直径相同的A ，B 两种材料做成的细长杆置于同一流体中，流体温度为25℃。将两杆安装于温度为100℃同一表面上。同时测得离开该表面相同距离的两杆上的温度分别为
数。
【答案】由题意知则：
9． 用初温35℃的冷却水冷却流量为1.82kg/s、初温为150℃的热油，要求把油冷却到85℃，而冷却水则加热到80℃, 流体的总流向为逆流。设油的平均比热容为
换热器的总换热系数为
（1）换热量。
已知材料A 的导热系数为求材料B 的导热系水的平均比热容为试确定:
（2）水的流量。
（3）换热器的换热面积。
【答案】⑴
（2）则:
（3
）则:
10．试推导图所示二维稳态导热拐角节点（i ，j ）有限差分方程式。已知右侧壁绝热，顶端处于温度为
格，换热系数为h 的冷流体环境同时受到外界热辐射材料导热系数
照射。有内热源网
图 外部拐角节点示意图
【答案】针对节点（i ，j ）建立热平衡关系式，得
取整理得：
11．从宇宙飞船伸出一根细长散热棒，以辐射换热形式将热量散发到温度为绝对零度的外部空间，已知棒的表面发射率为导热系数为长度为1，横截面积为A ，截面周长为P ，根部温度为试写出导热微分方程及边界条件。
【答案】对于细长散热棒，假设温度只在杆长方向变化，这属于一维稳态导热问题。分析厚度为dx 的微元段的导热：
微元段净导热：
微元段散热量：