2017年东华大学环境科学与工程学院827传热学考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 掠平壁层流边界层内，为什么存在壁面法线方向（y 向）的速度v?
【答案】y 向的速度v 是由于边界层不断増厚，所排挤掉的流体产生的速度。
3． 什么是显式格式？什么是显式格式计算中的稳定性问题？
【答案】（1）在非稳态导热的差分分析中，取温度对时间的向前差分，使后一时刻的温度分布完全取决于前一时刻的温度分布，而不必联立方程求解。这样的差分格式称为显式。
（2）在显式计算中，时间步长和空间步长的选择会影响求解过程的稳定性，选择得不适当会使温度产生震荡，而不收敛于某一数值，这是不符现实的。
4． 结合非稳态导热分析解的形式，分析热扩散率在非稳态导热中的作用。
【答案】从分析解形式可见，物体的无量纲过余温度是傅里叶数的负指数函数，即表示在相同尺寸及换热条件下，热扩散率越大的物体到达指定温度所需的时间越短，这正说明热扩散率所代表的物理含义。
5． 什么是非稳态导热问题的乘积解法，该解法使用条件是什么？
【答案】（1）对于二维或三维非稳态导热问题的解等于对应几个一维问题解的乘积，其解的形式是无量纲过余温度，这就是非稳态导热问题的乘积解法。
（2）非稳态导热问题的乘积解法使用条件是恒温介质，第三类边界条件或边界温度为定值、初始温度为常数。
6． “对流换热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质上的区别？解释这两种现象并作比较。
【答案】（1）本质上的区别：①通过流体的运动，把热量从一处带往另一处的现象称为热对流，热对流是基本的传热方式；
②当流体与壁面（或分界面）存在温差时，因相对运动而产生的热量传递现象称为对流换热，对流换热不是基本的传热方式。
（2）比较：①对流换热一定具有流体与固体壁面间的相对运动； ②对流换热是导热与热对流的综合作用； ③对流换热非基本传热方式。
7． 若严冬和盛夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感是否冬夏相同？
【答案】不相同。人体与周围环境的热交换包括对流换热和辐射换热。（1）对流换热，本题可认为对流换热量冬夏差别不大，因为人体温度冬夏基本相同，室内空气温度相同，其自然对流换热系数及换热温差相同，因此对流换热量基本相同；（2）辐射换热，辐射换热量冬夏差别较大，因为冬季围护结构温度比夏季要低得多，因此冬季人体通过辐射散热量要大于夏季，当严冬和盛 夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感冬夏是不同的，冬季会有明显更冷的感觉。
8． 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
9． 为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不明显，试分析原因。
【答案】冷油器中由于油的粘度较大，对流换热表面传热系数较小，占整个传热过程中热阻的主要部分，而冷却水的对流热阻较小，不占主导地位，因而用提高水速的方法，只能减小不占主导地位的水侧热阻，效果不明显。
10．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:
，则:
（体积不变的情况下）
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。
二、计算题
11．管内空气湍流强制对流换热时，
【答案】由题意可知
数与’，而
数有关。试以电加热方式加热管内空气的强制对，
其中为加热量，管道外表面绝热良好
，度，
因此，实验过程中要测量的量包括:
；
查取水的物性而得。
和管道内壁温
（1）加热电流/和电压，由此获得加热量（2）流体进出口温度（3）流体的流速
所有流体物性参数由
为管道内壁平均温度，
为流体平均温
。表面传热系数由下式确定:
流为例，说明在实验过程中应测定哪些物理量，并简略绘制出其实验系统图。
（4）管子几何尺寸:管内径d ，管长简单的实验系统如图所示。
1-实验段；2-绝热层；3-电加热器 4-热电偶；5-电流表；6-电压表
图
12．热电偶的接结点近似为是直径为0.5mm 的球体，
热电偶材料的
热电偶初始温度为25℃，突然将其放入100℃的
气流中，热电偶表面与气流间的表面传热系数间。
【答案】（1）判断能否用集中参数法。
试求热电偶指示温度为50℃时所需时