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2018年大连理工大学盘锦校区海洋科学与技术学院843传热学考研基础五套测试题（一） ... 2 2018年大连理工大学盘锦校区海洋科学与技术学院843传热学考研基础五套测试题（二） . 11 2018年大连理工大学盘锦校区海洋科学与技术学院843传热学考研基础五套测试题（三） . 17 2018年大连理工大学盘锦校区海洋科学与技术学院843传热学考研基础五套测试题（四） . 24 2018年大连理工大学盘锦校区海洋科学与技术学院843传热学考研基础五套测试题（五） . 31

一、简答题

1． 非稳态导热采用显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？

【答案】（1）不稳定性的物理含义是指在显式格式离散方程中，后一时刻的温度取决于前一时刻的温度，同一节点温度前的系数有出现负值的可能性。如果出现负值，就意味着该点温度在前一时刻温度越高，则后一时刻温度将越低，甚至会出现比周围节点温度还要低的现象，这违背了热力学第二定律。

（2）为防止这种导致数值计算不稳定性的现象发生，要求空间网格和时间网格的选取必须满足一定的条件，从而使同一节点的离散系数不出现负值。

2． 扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么? 有人认为只要扩展表面细长，就可按一维问题处理，你同意这种观点吗？

【答案】（1）扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是扩展表面细长，且导热系数大；

（2）不同意，表面传热系数相对较小的条件下（）才可以按一维问题来处理。

3． 在气温为10℃的房间内用细绳吊一段直径均匀的圆柱冰块，过一段时间后，冰块的形状会发生哪些变化？冰块会在绳上完全融化吗？

【答案】由题意知，该冰柱的融化过程相当于竖圆柱的自然对流换热。根据竖壁自然对流换热的机理，由于冰柱壁面温度低于周围空气温度，故流体贴壁向下流动，边界层上部薄而下部厚。局部对流换热系数上部较大而下部较小，因此，虽然冰柱整个会慢慢融化，但是上部融化较快，其形状会变得上部细、下部粗，不等在绳上全部融化完就会掉在地上。

4． 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。

5． 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。

6． 为什么白天从远处看房屋的窗孔有黑洞洞的感觉？

【答案】因为房屋尺寸比窗口尺寸大得多，外界通过窗口投射到房屋的能量，经房屋内壁多次吸收和反射，再经窗口射出的能量就比较小了，所以白天从远处看房屋窗孔就有黑洞洞的感觉。如果窗口足够小，就是人工黑体模型。

二、计算题

7． 某采暖房间的尺寸为已知屋顶内表面温度间四周壁面和地板平均温度时的物性参数为

:

限空间自然对流换热准则关联式为:式中系数c 和n 如下表:

表系数c 和n 表

房间屋顶为厚度表面发射率表面发射率的平屋顶,

平屋顶材料导热系数房间室内空气温度已知空气在无房求屋顶外表面温度

【答案】（1）求屋顶内表面与空气间的对流换热量:

属紊流，查表，冷面朝下，

（2）求福射换热量:

（3）求

8． 平板长0.3m ，以0.9m/s的速度在25°C 的水中纵向运动，求平板上边界层的最大厚度，并绘出它的速度分布曲线（积分方程解）。

【答案】边界层的最大厚度发生在板的末端处，即x=0.3m处。本题要求计算板末端沿壁面法线方向不同距离处的局部速度值，并描绘出速度分布曲线。

25℃时，

计算结果如下表:

表 计算结果表

速度分布曲线略。

9． 外掠平壁层流边界层稳态流动，取无量纲坐标求相似解的无量纲动量方程，并写出相应的边界条件。

【答案】动量微分方程和相应的边界条件为：

已知

无量纲流函数试推导