2017年天津科技大学传热学、流体力学(同等学力加试)之传热学复试仿真模拟三套题
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2017年天津科技大学传热学、流体力学(同等学力加试) 之传热学复试仿真模拟三套题（一） .. 2 2017年天津科技大学传热学、流体力学(同等学力加试) 之传热学复试仿真模拟三套题（二） 13 2017年天津科技大学传热学、流体力学(同等学力加试) 之传热学复试仿真模拟三套题（三） 24
一、简答题
1． 为什么用普朗特数度？
【答案】普朗特数
分子表征了流体由于分子运动而扩散动量的能力，这一能力越大，可以定性地判断流体外掠平板时的速度边界层和温度边界层的相对厚
粘性的影响传递的越远，速度边界层越厚；分母则表征了热扩散的能力，因此，两者相比，基本上可以反映边界层的相对厚度。
2． 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
3． 如何将从实验室得到的实验结果应用于工程实际？
【答案】由相似第二定理可知，相似的两个物理现象具有完全相同的准则函数关系，由根据相似第一定理可知，两个相似的物理现象对应点上的同名准则数相等，所以，如果两个同类物理现象相似，则它们具有完全相一样的准则关系式，所以从实验室得到的实验结果完全可以应用于工程实际。 4 “热对流”与“对流换热”是否为同一现象？试以实例说明。对流换热是否属于基本的传热方式？ ．
【答案】（1）热对流与对流换热是两个不同的概念，属于不同现象。
（2）其区别为:①热对流是传热的三种基本方式之一，而对流换热不是传热的基本方式；②对流换热是导热和热对流这两种基本传热方式的综合作用，由于流体质点间的紧密接触，热对流也同时伴随有导热现象；③对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动。
（3）工程中流体与温度不同的固体壁面因相对运动而发生的传热过程称为对流换热。
5． 两根直径不同的蒸汽管道，外表面敷设厚度相同，材料相同的绝热层。若两管道绝热层内外表面温度分别相同，两者每米长的热损失相同吗？
【答案】不相同，大管的传热面积大，热损失大。
6． 叙述理论求解表面传热系数的基本途径。
【答案】对于常物性流体的对流换热问题，温度场与速度场可分别独立求解，属于非耦合问题。理论分析求解表面传热系数的基本途径是：
（1）由连续性方程和动量微分方程结合定解条件求出速度场； （2）已知速度场后，由能量方程结合定解条件求出温度场； （3）由对流换热过程微分方程式求出局部表面传热系数； （4）由积分方式求出平均表面传热系数。
如物性随温度变化，温度场与速度场必须联立求解，属于耦合问题。
二、计算题
7． 在长圆柱体的径向一维稳态导热中，假如管壁的导热系数为常数，且内外壁温的关系为
圆管内外半径的比值
试：
（1）证明管内表面与管外表面温度梯度不相等； （2）定性绘出壁内的温度分布曲线； （3）求内外表面温度梯度的比值。
【答案】（1）稳态导热时，单位长度的热流量相等，所以有：
由于
故两个温度梯度
因此，面积A 越大，则
越小。其温度分布曲线见
（2）由傅里叶定律可知：图所示：
（3）在（1）的证明结果基础上，当稳态导热时，单位长度的热流量相等，所以内外表面温度梯度的比值为：
图 壁内温度分布
8． 直径为单位长度电阻为R 、发射率为的金属棒，初始时与温度为的环境处于热平衡
状态，后通过电流
【答案】
已知棒与环境的表面传热系数为。试导出通电流期间金属棒温度随时间变
化的规律，并写出处于新的热平衡状态的条件。（不用求解）
9． 如图所示，一个二维稳态导热物体，其导热系数为常数，右侧平直边界面与环境同时发生对流与辐射换热，其表面发射率为。环境可看作无限大空间，温度为数为。试建立数值求解边界节点温度
的离散方程。
、边界面的表面传热系
图
【答案】可采用热平衡法或有限差分法离散。以热平衡法为例：
其中，
整理得到边界节点（M ，n ）的稳态导热离散方程：
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