2018年哈尔滨工业大学航天学院820工程流体力学之传热学考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？
【答案】相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其温度分布仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。
2． 建立图中所示气泡生成的条件。
图
【答案】在液体沸腾过程中一个球形汽泡存在的条件是液体必须有一定的过热度。这是因为从汽泡的力平衡条件得出
们各自对应的饱和温度就不同有饱和温度，那么液体温度
3． 为什么Pr>l的流体
，，只要汽泡半径不是无穷大，蒸汽压力就大于液体压力，它又由汽泡热平衡条件有，而汽泡存在必须保持其，即大于其对应的饱和温度，也就是液体必须过热。
由积分方程解也可
所以，Pr>l时， 【答案】Pr>l，说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力，因此以证明这一点。由动量积分方程得：
4． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试用传热学的观点分析这一现象。
【答案】用错制的水壶烧开水时，由于壶内水与壶内表面之间的对流换热系数远远大于壶外空气与壶外表面间的对流换热系数，根据传热过程的特点，水壶的温度近似等于壶内水的温度，而壶内水的温度不超过100℃，因此水壶不会被烧坏；而一旦壶内的水烧干后，壶内壁面与空气发生自然对流传热，表面传热系数较小，此时水壶壁面温度接近于火焰的温度，而火焰的温度非常高，高于铝的温度极限，水壶很快就被烧坏。
5． 量微分方程与固体导热微分方程两者有何区别？什么情况下能量微分方程可转化为固体导热微分方程？
【答案】（1）区别：①能量微分方程是在流场中取微元体根据能量守恒定律推导得出，固体导热微分方程式是在固体中取微元体根据能量守恒定律推导得出。②前者考虑了热对流过程、导热过程和作用在微元体上的外力对微元体内流体所做的净功，后者仅考虑了导热过程。
（2）当流体静止时，u=0，v=0，此时：
能量微分方程转化为固体导热微分方程。
6． 何谓肋片效率？采用加装肋片来强化换热，对肋片的选材、肋片的形状和肋片效率有何要求？
【答案】肋片效率为肋片的实际散热量与假设整个肋片温度都与肋根温度相同时的理想散热量之比。肋片效率的主要影响因素有:
（1）肋片材料的热导率:热导率愈大，肋片效率愈高；
（2）肋片高度:肋片愈高，肋片效率愈低；
（3）肋片厚度:肋片愈厚，肋片效率愈高；
表面传热系数:表面传热系数愈大，肋片效率愈低。
7． 写出格拉晓夫准则（
【答案】数）的表达式及物理意义。 表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小。
8． 什么是时间常数？用热电偶测量温度变化着的气流温度时如何提高测量精度？
【答案】时间常数用热电偶测量温度变化着的气流温度时应尽可能减小时间常数，在热电偶材料一定时，增大对流换热系数，减小体积，增大面积，或减小体积面积比。
9． 从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？
【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:
当忽略液柱静压差时，
由热平衡条件可知，
与
对应的饱和温度为令与
对应的蒸气饱和温度为
由于可以看出，沸腾液体总是具有一定的过热度
10．温度为T 的灰体，其有效辐射是否有可能大于同温度下的黑体福射？
【答案】有可能。因为有效辐射等于自身辐射与投入辐射的反射部分之和，反射部分越大，
有效辐射也越大，因此，完全有可能某一温度下的物体其有效辐射大于同温度下的黑体辐射。
二、计算题
11．由相同材料做成的保温板，一种形状为平壁面形式，另一种为圆筒壁形式，两种形状保温板的厚度相同，圆筒壁内表面积且等于平壁表面积A ，其他尺寸及参数见图所示，试问在两侧表面温度保持不变的情况下，哪种情况的保温效果较好？
图 保温板示意图
【答案】保温效果好即指在相同条件下的散热损失小，散热量的计算公式如下：
由题意可知，两种壁面形式下的两侧温度保持不变，因此，散热量的大小就由热阻决定。 平壁热阻为：
圆筒壁热阻为：
故两者的导热量之比即为：
lnx 小于X ，根据对数函数的变化规律可知，所以
小于因此之比小于
1，所以题目中平壁面保温板的保温效果较好。
12．采用热线风速仪测量风管中空气流速，已知热线风速仪的受热金属丝直径d=1mm，材质为铜丝，密度空气温度导热系数表面传热系数比热容单位长度电阻值某时刻起电流强度的电流突
然流经导线并保持不变。试求：
（1）当导线的温度稳定后其数值为多少？
（2）从导线通电开始瞬间到导线温度与稳定时之值相差为1℃时所需的时间。
【答案】（1）稳定时导线表面散热量等于其内部发热量。