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一、简答题

1． 什么是非稳态导热问题的乘积解法，该解法使用条件是什么？

【答案】（1）对于二维或三维非稳态导热问题的解等于对应几个一维问题解的乘积，其解的形式是无量纲过余温度，这就是非稳态导热问题的乘积解法。

（2）非稳态导热问题的乘积解法使用条件是恒温介质，第三类边界条件或边界温度为定值、初始温度为常数。

2． 若严冬和盛夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感是否冬夏相同？

【答案】不相同。人体与周围环境的热交换包括对流换热和辐射换热。（1）对流换热，本题可认为对流换热量冬夏差别不大，因为人体温度冬夏基本相同，室内空气温度相同，其自然对流换热系数及换热温差相同，因此对流换热量基本相同；（2）辐射换热，辐射换热量冬夏差别较大，因为冬季围护结构温度比夏季要低得多，因此冬季人体通过辐射散热量要大于夏季，当严冬和盛 夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感冬夏是不同的，冬季会有明显更冷的感觉。

3． 以任意位置两表面之间用角系数来计算辐射换热，这对物体表面做了哪些基本假设？

【答案】推导角系数的三条假设是:

； （1）换热表面为非凹表面（排除表面自身辐射换热的情况）

（2）换热表面为漫福射表面，即物体发射的定向辐射强度及反射的定向辐射强度与方向无关；（3）物体表面的辐射物性均匀，即温度均匀，发射率及反射率均匀。

4． 在对流换热的理论分析中，边界层理论有何重要意义？

【答案】边界层理论的主要意义在于，利用边界层的特征采用数量级分析法来简化对流换热微分方程组，使其变成更容易求解的形式，从理论上寻找出便利于求解h 的途径。

5． 建立图中所示气泡生成的条件。

图

【答案】在液体沸腾过程中一个球形汽泡存在的条件是液体必须有一定的过热度。这是因为从汽泡的力平衡条件得出们各自对应的饱和温度就不同有饱和温度，那么液体温度

6． 为什么Pr>l的流体

，

，只要汽泡半径不是无穷大，蒸汽压力就大于液体压力，它

又由汽泡热平衡条件有

，而汽泡存在必须保持其

，即大于其对应的饱和温度，也就是液体必须过热。

由积分方程解也可

所以，Pr>l时，

【答案】Pr>l，说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力，因此以证明这一点。由动量积分方程得：

二、计算题

7． 100℃的饱和水蒸气在由10×10根管子排列成顺排方阵的卧式冷凝器上膜状凝结（图a ）, 每根管子的外直径为18mm ，长2m , 表面温度

（1）第一排管子的凝结换热系数； （2）总的凝结水流量。

试求:

图顺排方阵的卧式冷凝器

【答案】（1）计算第一排管子的凝结换热系数时，其定型尺寸应为d 。

（2）计算多排管的平均凝结换热系数时，其定型尺寸应为nd , 即:

凝结水流量:

8． 厚度为L ，导热系数为

初始温度均匀为的无限大平壁，两侧突然置于温度为的流体中，

时的平壁内部温度和流体层温度随时间的变化。

对流换热表面传热系数为h 。试定性画出当

【答案】分别如图1、2所示。

图1 图2

9． 试根据速度边界层和热边界层的概念，用量级分析的方法，从对流换热的能量微分方程导出二维稳态、常物性、不可压缩流体外掠平板层流边界层流动时的边界层能量微分方程。

【答案】能量方程为：边界层内量级即

为同一量级，即

于是有：

量级：其中具有

的量级应如下理解:等号两边应有相同的量级，如果

为使等号后面的量级为1，故

边界层能量微分方程为：

不具有

量级，则括

而边界层

则属于小的

号内产生一个很大量级的项

右端括号内两项相比显然