2017年河南理工大学956传热学(同等学力加试)考研复试核心题库
● 摘要
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． 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。
3． 从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？
【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:
当忽略液柱静压差时，
由热平衡条件可知，
与
对应的饱和温度为
令
与
对应的蒸气饱和温度为
由于
可以看出，沸腾液体总是具有一定的过
和时间网格
的选取
热度
4． 夏季在维持20°C 的空调教室内听课，穿单衣感觉很舒适，而冬季在同样温度的同一教室内 听课却必须穿绒衣。假设湿度不是影响的因素，试从传热的观点分析这种反常的“舒适温度”现象。
【答案】夏季人体的散热量为:
冬季人体的散热量为:
式中:射换热量
；
分别为夏季和冬季人体的总散热量；
分别为夏季人体的对流换热量与辐
分别为冬季人体的对流换热量与辐射换热量。
所以在室
这种反常的“舒适温度”现象是由于冬夏两季室内的风速变化不大，
因此对流换热量
但由于人体与围护结构内壁面的温差冬季远大于夏季，辐射换热量
温相同时，说明人体冬季散热量更多，为维持热舒适，冬季应多穿或者穿厚一些的衣物。
5． 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。
6． 用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水以哪些方式散发热量？打开水壶盖和盖上水壶盖，开水的冷却速度有何区别？
【答案】（1）用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水散发热量的方式:①水壶与地面间以导热方式传递热量；②水壶与周围空气间以自然对流换热方式传递热量，与周围环境以辐射换热方式传递热量；③壶嘴以蒸发方式散发热量。
（2）打开壶盖后，开水的蒸发速度加快，因此打开水壶盖相对于盖上水壶盖冷却得更快。
二、计算题
7． 如图所示，一外表面绝热的人工黑体空腔，其内壁近似为黑体，并保持均匀的恒定温度。已知空腔上所开小孔的面积为微小面积
（2）小孔试计算由此
引起的测量误差是多少？
小孔的辐射功率为0.25W ，在小孔正前方
处有一个
的辐射敏感元件用来测量小孔的投射福射。试计算: 对微小表面
的投射辐射是多少？
偏离小孔正前方
但微小表面方向不变，
（1）黑体空腔内壁的温度是多少？ （3）若由于安装时发生失误，使微小表面
图
【答案】（1）由人工黑腔的结构，小孔的面积远小于空腔内表面面积，空腔内表面近似为黑体，因此，小孔的辐射可视为空腔温度下的黑体辐射。
（2
）敏感元件上的投射辐射应该等于小孔发射的辐射中到达
位置的那部分，而小孔发射
到敏感元件上的辐射能量可以通过小孔（作为黑体）的辐射强度来计算。根据立体角的定义式和辐射强度的定义式，并考虑到表面法线方向上定向辐射力与辐射强度数量相等的关系，可以计算出敏感元件上的投射辐射。
小孔在法线方向上的定向辐射力为:
微小表面
对小孔所张的立体角:
小孔投射到微小表面的辐射能为:
小孔对微小表面的投射辐射为:
（3）如果敏感元件的位置相对于小孔偏移10°，但方向不变，那么有: 小孔在10°方向上的定向辐射力为:
微小表面
对小孔所张的立体角为:
小孔投射到微小表面的辐射能为:
测量误差为:
8． 温度为800K 不透射的灰表面，其黑度为0.4，问:对于来自900K 的黑体辐射源，其反射率为多少？
【答案】因为是灰体，所以
由于灰表面不透射，有
所以，