2017年哈尔滨工业大学航天学院820工程流体力学考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、简答题
1． 在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s 。从传热学角度，你认为此值可信吗？
【答案】
根据时间常数定义
在一定条件下
可以认为是常数，但表面传热
系数h 却是与测温元件与被测物的换热条件有关。因此，对该说明书上表明的时间常数值要进行具体分析，不能盲目相信。
2． 时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？同一种物体导热过程中的时间常数是不是不变的？
【答案】时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的。
3． 什么叫时间常数？试分析测量恒定的流体温度时对测量准确度的影响。
【答案】（1）
具有时间的量纲，称为时间常数；
对测量准确度的影响：数值上等于过余温度为初始过余温度
从中不难
看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联。因此，
（2）
测量恒定的流体温度时的0.368
时所经历的时间。
越小，表示物体热惯性越小，到达流体温度的时间越短。测温元件
的时间常数大小对恒温流体的测量准确度没有影响，对变温流体的测量准确度有影响，越小，准确度越高。
4． 简述温室效应是怎么回事？
【答案】（1）对于普通玻璃、塑料薄膜、非对称的双原子气体及多元子气体等介质，可以透射可见光，但可以阻隔红外线。
（2）当可见光透射过这些介质后，被这些介质包围的固体吸收； （3）另一方面，固体的温度相对较低，发出的辐射能绝大部分是红外线。
（4）红外线无法透过这些介质，使得被这些介质包围的固体的温度升高。这就是温室效应。
5． 对于竖壁表面的自然对流，当
时，仍有
自然对流是因温差引起的，但
的流
动边界层区域并不存在温差（温度近似等于），为什么流体仍然存在着流动速度？
【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用，使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。
6． 对于第一类边界条件的稳态导热问题，其温度分布与导热系数有没有关系？
【答案】导热问题的完整数学描述包括导热微分方程和定解条件。在导热系数为常数的稳态导热问题中，只有第一类边界条件下的无内热源稳态导热问题的分析解才与导热系数没有关系，即导热系数只影响热流量，而不影响温度场。
7． 写出努谢尔数
与毕渥数表达式并比较异同。
【答案】从形式上看
，
同。
数
与
数
完全相同，但二者的物理意义却不数一般是待定准则。
数的物理意
数中的为流体的导热系数，而一般未知，因而
数一般是已定准则。
义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，它表示流体对流换的强弱。而导热系数，且一般情况下已知，
与外部对流热阻
的相对大小。
数中的为导热物体的
数的物理意义是导热体内部导热热阻
8． 用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。
【答案】（1）选用导热系数更小的材料作套管； （2）尽量增加套管高度，并减小壁面导热系数； （3）强化套管与流体间的换热； （4）在储气筒外包以保温材料。
9． 什么是“半无限大”物体？半无限大物体的非稳态导热存在正规状况阶段吗？
【答案】（1）所谓“半无限大”物体，是指平面一侧空间无限延伸的物体。
（2）因为物体向纵深无限延伸，初始温度的影响就远不会消除，所以半无限大物体的非稳态导热不存在正规状况阶段。
10．从传热角度解释冬天室内散热器应该放置的合理位置。
【答案】冬天室内散热器应放置在相对较低的位置，这种情况下，散热器周围空气形成自然对流，被加热的空气密度减小向上浮升，从而整个房间的空气都被加热；散热器尽量放置在靠近外墙、外窗处，这样室外冷空气进入室内后即被散热器加热，保证流过室内的空气为热空气，不至使人产生吹冷风的感觉。
二、计算题
11．有一砖墙厚度下降为
外墙表面传热系数
室内温度
起初该墙处于稳定状态，且内表面温度为15℃。后寒潮入侵，室外温
如果认为内墙温度下降0.1℃是可感到
外界温度起变化的一个定量判据，问寒潮入侵后多少时间内墙才感知到？
【答案】该问题可视为一无限大平壁的非稳态导热问题，两侧均为第三类边界条件。将该砖
墙沿壁厚分成10段，
左边界（内墙）：
则：
右边界（外墙）：
为满足稳定性条件
因为
即
取时间步长
则
即满足稳定性条件。则各节点离散方程如下： 内墙：
内部节点：
外墙：
将内墙：
内部节点：
外墙：
由该墙初始处于稳定状态可得：
即
的数值代入后，各节点离散方程如下：