2018年哈尔滨工业大学威海校区820工程流体力学之传热学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 什么情况下可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程？为什么？
【答案】（1）当两壁的温差与夹层厚度都很小时，可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程。
（2）在这种情况下，自然对流非常微弱，以致可以认为夹层内没有流动，因此可以作为纯导热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的时，可以作为纯导热过程，并以此作为判据。
2． 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）。
【答案】（1）有以下换热环节及传热方式:由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热（强制对流）；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；
（2）由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。
3． 试说明用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想。
【答案】用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想是用有限小元体代替微分分析中的无限小微元体，用傅里叶定律写出与周边元体的导热量，由净导热量与内热源量和内能增量之间的能量平衡关系得到节点方程。
4． 为什么用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，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。
5． 写出基尔霍夫定律的数学表达式，说明其含义及适用条件。 【答案】表明善于吸收的物体必善于发射，反之亦然。适用条件:实际物体与黑体投射辐射处于热平衡，或者为灰体。
6． 等温面与等温线的特点？
【答案】（1）温度不同的等温面或等温线彼此不能相交；
（2）在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线），或者就终止于物体的边界上；
（3）等温面或等温线的分布并不一定均匀。
7． 已知导热物体中某点在密度矢量？
【答案】（1）矢量大小:
（2）矢量的方向余弦:
8． 迪图斯-贝尔特公式采用什么方式来修正不均匀物性场对换热的影响？请分析修正方法的合理性。
【答案】（1）迪图斯坝尔特公式的两个表达式为：
式中，用n=0.4；n=0.3。 来修正不均匀物性场对换热的影响。当加热流体时，当冷却流体时，三个方向上的热流密度分别为如何获得该点的热流
（2）修正方法的合理性：显然，加热液体时由于壁面附近液体黏性降低，边界层内速度分布
变得平缓，速度梯度增大；同理温度梯度也增大，h 増大，n 取0.4是合理的，符合h 增大的特征。
二、计算题
9． 一厚为20cm 的平壁，一侧绝热，另一侧暴露于温度为30℃的流体中，内热源：对流换热表面传热系数为试确定平壁中的最高温度及其位置。
【答案】由题意知该问题是具有内热源的一维导热问题，其导热微分方程为：
平壁的导热系数为
边界条件：
解微分方程得该平壁内的温度场：
温度最高处：
10．一无限大平板厚度为初始温度为在某瞬间将平板一侧绝热，另一侧置于温度为
的流体中。流体与平板间的表面传热系数h 为常数。写出一维无限大平板非稳态导热的控制方程及边界条件、初始条件。
【答案】图给出了平板非稳态导热的示意图。
导热微分通用方程式为：
结合题意，该问题属于一维、非稳态、无内热源问题，故上述通用微分方程式的y ，z ，相关项均可以消掉，上式化简为：
边界条件分别属于第二类和第三类边界，因此该问题的数学描述可以写为：
微分方程：
初始条件：
边界条件：
图 平板非稳态导热
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