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一、简答题

1． 热量、热流量与热流密度有何联系与区别？

【答案】（1）①热量Q ，其单位为J （kJ ）; ②热流量内传递的热量，又称传热速率；③热流密度q ，其单位为面积所传递的热量。

（2）如记为传热时间，则三者间有如下的关系:

式中，A 为传热面积，

2． 已知导热物体中某点在密度矢量？

【答案】（1）矢量大小:

（2）矢量的方向余弦:

3． 为什么珠状凝结的表面传热系数比膜状凝结的高？

【答案】由于珠状凝结时表面不易形成凝结液膜，相比膜状凝结没有液体膜层热阻，蒸气直接与冷壁面接触，因而表面传热系数高。

4． 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。

5． 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

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其单位为W （kW ）, 是单位时间

q 是单位时间内通过单位

三个方向上的热流密度分别为

如何获得该点的热流

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。

温度分布与速度分

二、计算题

6． 试将直角坐标中的常物性、无内热源的二维非稳态导热微分方程化为显式差分格式，并指出其稳定性（条件）

【答案】微分方程：

差分方程（显式）：

稳定性条件为：

7． 将初始温度为20℃的热电偶突然放入温度为250℃的气流中，10秒钟后热电偶的温度为85℃。试问：热电偶的温度上升到180℃需要多少时间？

【答案】由集总参数法可知：

对两边求导，得：

因为已知热电偶在两个不同时刻的温度

以及被冷却到的时间，代入上式，可得：

联立两式求解，得：

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8． 一无限大平板厚度为

初始温度为在某瞬间将平板一侧绝热，另一侧置于温度为

的流体中。流体与平板间的表面传热系数h 为常数。写出一维无限大平板非稳态导热的

控制方程及边界条件、初始条件。

【答案】图给出了平板非稳态导热的示意图。 导热微分通用方程式为：

结合题意，该问题属于一维、非稳态、无内热源问题，故上述通用微分方程式的y ，z ，关项均可以消掉，上式化简为：

边界条件分别属于第二类和第三类边界，因此该问题的数学描述可以写为： 微分方程：初始条件：边界条件：

相

图 平板非稳态导热

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