2018年同济大学中德学院815传热学考研强化五套模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 肋片效率与肋壁总效率
是衡量肋片散热有效程度的指标，其表达式为:
②肋壁总效率是指肋侧表面总的实际换热量与肋侧壁温均为肋基温度的理想散热量之比；肋壁总效率的物理意义为:
2． 肋片效率和肋壁总效率。 【答案】①肋片效率
【答案】肋片效率表征单个肋片散热的有效程度，它的物理意义是实际散热量与假设整个肋片表面处于肋基温度下的散热量之比。
肋壁总效率是表征整个肋壁散热的有效程度，它的物理意义是整个肋壁的实际散热量与假设整个肋壁均处于肋基温度下的散热量之比。
3． 辐射力
【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． 何谓黑体、白体、透明体、灰体？
【答案】（1）黑体是指能全部吸收外来射线的物体；
（2）白体是指能全部反射外来射线的物体；
（3）透明体是指物体能被外来射线全部透射的物体；
（4）灰体是指物体的单色发射率不随波长而变化的物体。
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． 写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 【答案】。其中是热流密度矢量；是导热系数，它表示物质导热
体本领的大小；是空间某点的温度梯度；是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向，号表示热量沿温度降低的方向传递。
7． 在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？
【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。
8． 有人说，在电子器件的多种冷却方式中，自然对流是一种最可靠（最安全）、最经济、无污染（噪音也是一种污染）的冷却方式。试对这一说法作出评价，并说明这种冷却方式有什么不足之处？有什么方法可作一定程度的弥补？
【答案】电流通过电子器件时会产生焦耳热，导致温度上升，于是产生了周围空气自然对流的动力。这种冷却方式无需外加动力，亦无噪声，而且一旦停电，电子器件也就不工作了，因而也就不存在冷却问题，因而说它是最可靠、最经济、无噪声污染的冷却方式是合适的。自然对流冷却方式的最大不足是其换热强度低。一种弥补的方法是采用扩展表面，即在热表面上加装垂直放置的肋片，以增加散热面积。
9． 何为过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲线可以分为哪几个区域？
【答案】过冷沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。
饱和沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度等于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。
大容器饱和沸腾曲线分为:核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。
三、计算题
10．俗语说：“冰冻三尺，非一日之寒”。试根据下列数据计算冬天冰冻三尺需几日之寒。设土壤原来温度为4℃，受寒流影响，土壤表面突然下降到—10℃，土壤物性
：且和不随冰冻变化。
【答案】本题属第一类边界条件下的半无限大物体的非稳态导热问题。
得
由题意 所以：
11．在一无限大平板的非稳态导热过程中，测得某一瞬间在板的厚度方向上的A ，B ，C 处的温
度分别为
的距离。
【答案】由于平板的厚度远大于AC 之间的距离，利用有限差分法，当
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：
足够小时：
A 与B 及B 与C 各相隔lcm ，材料的热扩散率试估计在该瞬间B 点温度对时间的瞬时变化率。该平板的厚度远大于AC 之间
迭代过程表:
表 迭代过程表
可见，迭代发散，原因是系数矩阵不满足主对角线占优条件。
13．对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，从动量方程
界层厚度的如下变化关系式
： 引出边
【答案】由外掠平板的流动的动量微分方程：
由于而由连续性方程：
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