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一、名词解释

1． 本身辐射与有效辐射

【答案】本身辐射是指物体单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波长范围内的能量称为辐射力, 单位为射能, 单位为

2． 辐射力

3． 黑体与灰体

【答案】黑体是吸收比为1的物体；灰体是光谱吸收比与波长无关的物体。

。

。有效辐射是指单位时间内离开表面单位面积的总辐

【答案】单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的包含所有波长的辐射能。

二、简答题

4． 灰体表面的有效辐射和本身辐射哪一个大些？

【答案】灰体表面的有效辐射大些。

，因

，则

。

5． 两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？

【答案】相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其温度分布仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。

6． 用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。

【答案】（1）选用导热系数更小的材料作套管； （2）尽量增加套管高度，并减小壁面导热系数； （3）强化套管与流体间的换热； （4）在储气筒外包以保温材料。

7． 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

流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。

8． 分析双层保温杯中从热水到外界环境的传热过程，并提出提高保温性能的措施或途径。

【答案】（1）传热过程:内部水通过向对流换热传热给内层内壁，而后通过导热传给内层外壁，内层外壁通过对流换热及辐射换热传热给外层内壁，内壁通过导热传热给外层外壁，外壁通过自然对流换热与外界空气交换热量。

（2）措施:内、外层间抽真空，内层外壁及外层内壁作表面处理，减小表面发射率，内、外层间加层，相当于加遮热板。

9． 钢铁表面约500℃, 表面看上去为暗红色；当表面约1200℃时，看上去变为黄色，这是为什么？

【答案】根据普朗克定律所揭示的关系所占份额相应增加所至。

，随着温度的升高，辐射能量中可见光

三、计算题

10．某空心球示意图见图所示，试推导该空心球球壁的导热热阻。已知空心球内外半径为热系数为

内外壁面温度分别为

导

图 空心球示意图

【答案】解法一：

由于该空心球为稳态传热，因此，其导热量

所以式（1）可以写为：

如果物性为常数，则对上式进行积分可得

所以，

解法二：球体的导热微分方程式为：

结合题意，该空心球无内热源、温度仅沿径向发生变化，因此空心球的导热微分方程式可以

化简为：

其边界条件为：

对空心球导热微分方程进行求解如下：

将边界条件代入上式可以求出：

因此，导热量为：

导热热阻为：

11．对于一维无内热源无限大平板的稳态导热，平板左侧面绝热，右侧面温度为50°C ，请问平板左侧面和中间截面的温度各为多少，为什么？

【答案】均为50°C 。因为利用两个边界条件:x=0时，

时，

得

所以，平板内的温度分布为t=50。

12．试用数值计算证实，对方程组

用高斯-赛德尔迭代法求解，其结果是发散的，并分析其原因。 【答案】迭代方程：

，积分得:

得