2017年南京航空航天大学523气动热力综合之传热学考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？
【答案】要改善热电偶的温度响应特性，则
（1）需最大限度降低热电偶的时间常数；（2）形状上要降低体面比；（3）要选择热容小的材料；（4）要强化热电偶表面的对流换热。
2． 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。
3． 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描写，而由后者解出的却是近似解？
【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量，前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数，所以，微分方程是精确解，而差分方程是近似解。
4． 辐射和热辐射之间在什么区别和联系？热辐射有什么特点？
【答案】（1）辐射和热辐射之间的区别和联系:①辐射是由原子内部的电子激发产生的电磁波传播，由于激发的方法不同，所产生的电磁波波长就不相同，它们投射到物体上产生的效应也不同；热辐射是由自身温度或热运动的原因激发产生的电磁波传播；②热辐射是辐射的一种形式。
（2）热辐射的特点是投射到物体上能产生热效应。
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． 传热学中通常把“管内流动”称为内部流动，将“外掠平板”、“外掠圆管”称为外部流动，试说明它们的流动机制有什么差别。这些对流换热问题的数学描述有什么不同？
【答案】（1）它们的流动机制的差别在于管内流动，其流体的发展受到管内空间的限制；而外掠平板或外掠圆管，其流体的发展不受外界的限制。
（2）这两类对流换热问题的数学描述的不同之处在于：①定型尺寸不同，如管内流动，定型尺寸选用管内径，而外掠平板，定型尺寸选用板长，外掠圆管定型尺寸选用管外径；②由于内流
动受到流动空间的限制，除流动入口段以外，边界层理论不适用于流动充分发展段，因此不能采用数量级分析的方法简化对流换热微分方程组；③边界条件的描述也不相同，内流问题应考虑流动与换热的对称性。
二、计算题
7． 写出直角坐标系下二维常物性、无内热源非稳态导热微分方程的显式差分格式，并给出数值求解的稳定性条件（空间方向采用均分网格，中心差分格式）。
【答案】二维常物性、无内热源非稳态导热微分方程式为：
对非稳态项采用向前差分
：扩散项均采用中心差分，即：
于是，节点离散方程为：
因
整理得：
欲使离散方程稳定，应满足等式右边各项系数不小于零，即：
8． 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
表面温度
发射率
管外包有一层厚
现已测得保温层外表面温度
车间壁面温度试求:（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
:
9． 某混凝土空心砌块墙体如图1所示，其外形尺寸为层5，其中混凝土空心砌块的尺寸为
水泥砂浆厚度
厚度结胶浆厚度
混凝土部分导热系数
导热系数
本例题中的饰面层选择厚度
砖。墙体内表面温度为导热量。
墙体外表面温度为
20mm ，导热系数
空气当量导热系数聚氨酯保温板厚度
导热系数
导热系数
的普通瓷
内部空心的尺寸为
混凝土空心砌块
粘
该砌块墙体由
内向外由5层组成，依次为水泥砂浆1、混凝土空心砌块2、粘结胶浆3、聚氨酯保温板4和饰面
画出热阻图并求通过图示外墙的
图1 空心砌块墙体示意图
【答案】对于如图1所示的空心砌块墙体，其空心砌块部分分为混凝土部分和空心（空气）两部分，其热阻可以划分为三列串联的形式，并且每列又分别由三层并联组成，因此，混凝土空心砌块部分热阻图如图2所示。
整个空心砌块墙体的导热热阻，由五层热阻串联组成，如图3所示。