2017年山东科技大学传热学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 试述
数和
数的区别。
数中的为流体的导热系数，
为影响边界层厚度的几何尺寸。
数反映靠近壁面流体层
数反映物体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的
【答案】
数中的为物体的导热系数，为固体壁（如壁厚等）的某一尺寸；的导热热阻与对流换热热阻的相对大小；
相对大小。
2． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。
【答案】用一只手握住盛有热水的杯子，手所感受到的是杯子外壁面的温度。不搅拌时，杯中的水与杯子间为自然对流传热，这种情况下的对流传热系数相对较小，杯子外壁面的温度相对较低；当另一只手用筷子快速搅拌热水，水在杯中随着搅拌而旋转，水与杯子间的换热为强制对流换热，对流传热系数增大，水与杯子间的换热量增加，杯子外壁面的温度升高，因此握杯子的手会显著地感到热。
3． 当把盛有稀饭的碗放在水盆中冷却时，搅动稀饭和搅动水盆中的水，两种情况下稀饭冷却的速度一样吗？为什么？
【答案】不一样。搅动稀饭冷却速度快（1分）。因为稀饭与水间的传热过程，稀饭侧热阻为主要热阻，要强化换热应首先从稀饭侧入手。而搅动稀饭时稀饭内部形成强制对流，并且各时刻稀饭内的温度基本相同，加大了稀饭外界间的传热湿差，冷却速度快。
4． 非稳态导热采用显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？
【答案】（1）不稳定性的物理含义是指在显式格式离散方程中，后一时刻的温度取决于前一时刻的温度，同一节点温度前的系数有出现负值的可能性。如果出现负值，就意味着该点温度在前一时刻温度越高，则后一时刻温度将越低，甚至会出现比周围节点温度还要低的现象，这违背了热力学第二定律。
（2）为防止这种导致数值计算不稳定性的现象发生，要求空间网格必须满足一定的条件，从而使同一节点的离散系数不出现负值。
5． 解释边界层中
【答案】边界层中
的物理意义。
的物理意义是指沿壁面法线方向压强p 并不发生变化，边界层外主
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和时间网格的选取
流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。
6． 太阳与地球之间存在着广阔的真空地带，它是怎样把能量传到地球上的？
【答案】太阳通过热辐射把能量传递到地球上。从福射的本质和特点可知，热辐射可以通过真空自由地传播而不需要任何中间介质，因此辐射换热并不需要两物体直接接触。
二、计算题
7． 在一无限大平板的非稳态导热过程中，测得某一瞬间在板的厚度方向上的A ，B ，C 处的温
度分别为的距离。
【答案】由于平板的厚度远大于AC 之间的距离，利用有限差分法，当
8． 长5m ，高3m ，厚250mm 的普通黏土砖墙，在冬季供暖的情况下，如果室内外表面温度分C 和-5°C ，黏土砖的导热系数为别为15°
壁与大气间的表面传热系数为
试求:通过该砖墙的热损失；如已知墙外
求大气温度。
足够小时：
A 与B 及B 与C 各相隔lcm ，材料的热扩散率
试估计在该瞬间B 点温度对时间的瞬时变化率。该平板的厚度远大于AC 之间
【答案】由于室温高于室外气温，热量由室内传递到室外，墙体以导热方式传递的热量为:
因故
9． 平板长0.3m ，以0.9m/s的速度在25°C 的水中纵向运动，求平板上边界层的最大厚度，并绘出它的速度分布曲线（积分方程解）。
【答案】边界层的最大厚度发生在板的末端处，即x=0.3m处。本题要求计算板末端沿壁面法线方向不同距离处的局部速度值，并描绘出速度分布曲线。
25℃时，
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计算结果如下表:
表 计算结果表
速度分布曲线略。
10．如果圆筒壁外表面温度比内表面温度高，请定性绘制出壁内的温度分布曲线。
【答案】圆筒壁的温度分布为：
所以，温度分布曲线为单增曲线，且为上凸曲线。
11．假设流体以相等的质量流量分别流经两个管子，且流动状态均为湍流，在其他条件均不变的情况下，请问大直径管子的对流换热系数是小直径管子对流换热系数的多少倍？
【答案】因为
12．利用相似分析的方法证明两个相似的对流换热现象的努谢尔特数（微分方程式为:
【答案】两现象相似，则现象1:
现象2:
将各系数代入①式，得:整理，得
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即所以有：
）相等，已知对流换热
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