2017年哈尔滨工业大学威海校区820工程流体力学考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、简答题
1． 两物体的温度分别为100℃及200℃，若将其温度各提高450℃并维持其温差不变，其辐射换热热流量是否变化？
【答案】会发生变化。因为物体的辐射力与其热力学温度的四次方成正比，而非一次方成正比。
2． 随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？
【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材
设:
，则:
（体积不变的情况下）
令
整理得:
解此超越方程:
即
mH 是一个无量纲参数，该值表示H 与m 间的制约关系。不同材料，不同截面形状，不同换热条件，m 不同，所以H 也不相同。
（2）不考虑经济因素时，肋片也并非越高越好。因为肋片散热量与mH 的双曲正切成正比，而双曲正切是以1为极值的单调増加函数，mH=l.5时其值已超过0.9。
3． 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。
4． 对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，说明边界层内垂直于平板的速度与平行于平板的速度相比是个小量。
【答案】
设流体的来流速度为
在边界层内
的变化范围为
的变化范围为
根据连续方程有
平板的长度为
边界层厚度为
由边界层理论知
的变化范围为
利用量级分析有：
的变化范围为
即
所以
垂直于平板的速度与平行于平板的速度相比是个小量。
5． 写出毕渥数与努塞尔数的定义式，并说明它们的物理意义，比较两者不同之处。
【答案】
固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比；
壁面上流体的无量
纲温度梯度；两者不同之处在于：里面的为固体导热系数，里面的为流体导热系数。
6． 绿色住宅的一种节能方式（夏天少用空调、冬天少用暖气）就是在其房屋前栽种几棵大型落叶乔木，试从传热学角度说明大树的作用。
【答案】夏天室内热负荷主要来自太阳辐射，如房屋前截种几棵大树，枝叶繁茂会遮挡阳光，使房屋处于树荫下，可以凉快些，从而减少使用空调。到了冬天，树叶落光，太阳光线可直射到房屋上，因而又可推迟使用暖气时间或少用暖气。这样便可达到节能的目的。
7． 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。
8． “对流换热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质上的区别？解释这两种现象并作比较。
【答案】（1）本质上的区别：①通过流体的运动，把热量从一处带往另一处的现象称为热对流，热对流是基本的传热方式；
②当流体与壁面（或分界面）存在温差时，因相对运动而产生的热量传递现象称为对流换热，对流换热不是基本的传热方式。
（2）比较：①对流换热一定具有流体与固体壁面间的相对运动； ②对流换热是导热与热对流的综合作用； ③对流换热非基本传热方式。
9． 试述数和数的区别。
数中的为流体的导热系数，
为影响边界层厚度的几何尺寸。
数反映靠近壁面流体层
数反映物体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的
【答案】
数中的为物体的导热系数，为固体壁（如壁厚等）的某一尺寸；的导热热阻与对流换热热阻的相对大小；
相对大小。
10．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。
二、计算题
11．有一输送液化天然气的长管道，管内液化天然气的温度为—125℃。管道外直径为89mm ，其外敷设导热系数为温层之间的对流换热系数为温度相同。
【答案】此题为通过圆筒壁的传热过程。由题意知：
则：
12．一蒸汽锅炉炉膛中的蒸发受热面管壁受到温度为1000℃的烟气加热，管内沸水温度为200℃，烟气与受热面管子外壁间的复合换热表面传热系数为数为
沸水与内壁间的表面传热系
试计算下
管子外径为52mm ，壁厚6mm ，管壁导热系数
③内表面上有一层厚为1mm 的水垢，
其
厚度为100mm 的保温层。环境气温为25℃，管外空气与保
试计算单位管长的热损失。假设管外壁温与管内流体
列3种情况下受热面单位长度上的热负荷和管壁平均温度：①换热表面无垢；②外表面结了一层厚为1mm 的烟灰，其
【答案】①换热表面无垢时，热负荷：
管壁平均温度：