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一、名词解释

1． 流动边界层和热边界层。

【答案】流动边界层是固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层；热边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。

2． 发射率

【答案】发射率是指实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值。

3． 对流换热

【答案】对流换热是指由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。

二、简答题

4． 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。

5． 什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关？什么是物体表面的吸收率，它与哪些因素相关？它们之间有什么区别？

【答案】物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比，它与物体的种类、表面特征及表面温度相关。物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额，它不仅与物体的种类、表面特征和温度相关，而且与投入福射的能量随波长的分布相关，也就是与投入福射的发射体的种类、温度和表面特征相关）。比较两者的相关因素不难看出它们之间的区别，概括地说黑度是物体表面自身的属性，而吸收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。

6． 灰体表面的有效辐射和本身辐射哪一个大些？

【答案】灰体表面的有效辐射大些。

7． 建立图中所示气泡生成的条件。

，因

，则

。

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

，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。 饱和温度，那么液体温度

8． 对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，说明边界层内垂直于平板的速度与平行于平板的速度相比是个小量。

【答案】

设流体的来流速度为

在边界层内

的变化范围为

的变化范围为

根据连续方程有

平板的长度为

边界层厚度为

由边界层理论知

的变化范围为

利用量级分析有：

的变化范围为

即

所以

垂直于平板的速度与平行于平板的速度相比是个小量。

9． 随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？

【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材

设:

（体积不变的情况下），则:

令

整理得:

解此超越方程:

即

mH 是一个无量纲参数，该值表示H 与m 间的制约关系。不同材料，不同截面形状，不同换热条件，m 不同，所以H 也不相同。

（2）不考虑经济因素时，肋片也并非越高越好。因为肋片散热量与mH 的双曲正切成正比，而双曲正切是以1为极值的单调増加函数，mH=l.5时其值已超过0.9。

10．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。

三、计算题

11．在某个一维稳态导热问题的数值解中，边界附近节点的配置如图所示，网格均匀划分。物体有均匀内热源

其物性参数已知且为常数。给定边界温度

的计算式。

而内节点温度已由数值计算得到，

用热平衡法导出边界热流密度

图 一维稳态导热节点示意图

【答案】取垂直于x 方向为单位面积，则i+1点节点方程为：

整理得：