2017年南京工业大学传热学(机)(同等学力加试)复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 什么是“半无限大”物体？半无限大物体的非稳态导热存在正规状况阶段吗？
【答案】（1）所谓“半无限大”物体，是指平面一侧空间无限延伸的物体。
（2）因为物体向纵深无限延伸，初始温度的影响就远不会消除，所以半无限大物体的非稳态导热不存在正规状况阶段。
2． 温度同为20℃的空气和水，假设流动速度相同，当你把两只手分别放到水和空气中，为什么感觉却不一样？
【答案】尽管水和空气的流速和温度相同，由于水的密度越为空气的1000倍，而动力粘度则相差不多，在相同的特征尺度下，所当将手放入水中的以雷诺数要远大于放入空气中的雷诺数，因此，放入水中的努赛尔数大，另一方面，又由于水的导热系数大于空气的导热系数，所以，当将手放入水中时的对流换热系数远远大于放入空气中的对流换热系数，因此，感觉却不一样。
3． 图中是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？
图 凝结（沸腾）传热管
【答案】图（a ）为凝结传热管。利用在表面张力的作用下，尖峰能够减薄液膜的原理，凝结 液会向尖峰中间的凹槽聚集，从而使尖峰处的液膜很薄，同时凹槽的结构有利于迅速排除凝结液。
图（b ）为沸腾传热管。传热管表面形成的众多孔隙结构，最容易产生汽化核心，有利于气泡的形成和发展，进而强化沸腾换热。
4． 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为的流体发生对流换热，这样能预测温度场的解吗？
【答案】根据所给边界条件，可以判断该物体没有热流，所以物体各点温度均为tf 。
5． 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。
6． 为什么用普朗特数度？
【答案】普朗特数
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
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，
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。
二、计算题
7． 厚度为L ，导热系数为
初始温度均匀为的无限大平壁，两侧突然置于温度为的流体中，
时的平壁内部温度和流体层温度随时间的变化。
对流换热表面传热系数为h 。试定性画出当
【答案】分别如图1、2所示。
图1 图2
8． 用温度计测量管内高温空气的温度。如图所示，温度计示数为际温度为
则
三者的相对大小如何？（按
管内壁温度为两种情况说明。）
而空气实
图
【答案】若
贝
J
即测的温度偏高；若
则表面温度
发射率
车间壁面温度
即测的温度偏低。 管外包有一层厚
9． 一根横穿某大车间的水平蒸汽输送管，外径75mm 的保温材料，其导热系数
车间空气温度
热系数。
【答案】本题属于复合换热问题，保温层外表面以辐射换热和对流换热方式传递热量。注意，辐射换热是在保温层外表面与车间壁面之间进行的，空气可作为透热介质，仅当未给出壁面温度时，才可近似以空气温度代替车间壁面温度。
（1）求
现已测得保温层外表面温度
试求:（1）蒸汽输送管单位管长的热损失
（2）保温层外表面的辐射换热表面传热系数；（3）保温层外表面与空气间的自然对流表面传
（2）求
故
（3）求
:
10．一厚为的无限大平板，其一侧被加热，热流密度表面传热系数为
并求出平板内的温度分布函数及平板的最高温度。
【答案】建立如图所示的坐标，则该问题的微分方程式及边界条件为：
为常数，另一侧向温度为
的环境散热，
平板导热系数为常数。试列出平板中稳态温度场的微分方程式及边界条件，
求解微分方程，得：将两边界条件代入，
解得
则单层平壁内的温度分布表达式为：
平板中温度最高的界面在x=0处，因此平板的最高温度为：