哈工大传热学作业答案
一维非稳态导热计算
4-15、一直径为1cm,长4cm 的钢制圆柱形肋片，初始温度为25℃，其后，肋基温度突然升高到200℃，同时温度为25℃的气流横向掠过该肋片，肋端及两侧的表面传热系数均为
100。试将该肋片等分成两段（见附图），并用有
限差分法显式格式计算从开始加热时刻起相邻4个时刻上的温度分布（以稳定性条件所允许的时间间隔计算依据）。已知＝43W/(m.K)，。（提示：节点4的离散方程可按端面的对流散热与从节点3到节点4的导热相平衡这一条件列出）。
解：三个节点的离散方程为：
节点2：
节点3：
节点4：
。
以上三式可化简为：
稳定性要求，即
。 ，代入得：
，
如取此值为计算步长，则：
，。
于是以上三式化成为：
)./(2
K m W λs m a /10333.12
5
-?=()()12223212222/2444k k k k k k k
f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ????????????
()()12224323333/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ????????????
()
22344/244k k k f
t t d d h t t x ππλ????-=- ? ??????
12132222
43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+?????????????
=+++-- ? ? ? ????????????13243222
43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+?????????????
=+++-- ? ? ? ???????????
?()4322k k f xh t t xht λλ+?=+?2
3410a h x cd ττ
ρ??-
-≥?2341/a h x cd τρ???≤+ ????5
54332.25810
1.33310c a λρ-===??5253 1.33310410011/8.898770.020.013
2.258100.0999750.0124s τ-??????≤+== ???+??5221.333108.898770.29660.02a x τ-???==?5441008.898770.110332.258100.01h cd τρ???==??1132
20.29660.29660.1103k k f t t t t +?++=12430.29660.296620.1103k k k f t t t t ++?+=34
0.97730.0227k
k f t t t
+=
在上述计算中，由于之值正好使
，
因而对节点2出现了在及2时刻温度相等这一情况。如取为上值之半，则
，，，于是有：
4-16、一厚为2.54cm 的钢板，初始温度为650℃，后置于水中淬火，其表面温度突然下降为93.5℃并保持不变。试用数值方法计算中心温度下降到450℃所需的时间。已知
。建议将平板8等分，取9个节点，并把数值计算的结果与按海斯
勒计算的结果作比较。
解：数值求解结果示于下图中。随着时间步长的缩小，计算结果逐渐趋向于一个恒定值，当=0.00001s 时，得所需时间为3.92s 。
如图所示，横轴表示时间步长从1秒，0.1秒，0.01秒，0.001秒，0.0001秒，0.00001秒的变化；纵轴表示所需的冷却时间（用对数坐标表示）。
()8.89877s τ?=
τ?210x cd ρ-
-=?τ?τ?τ?20.1483a x τ?=?40.0551h cd τρ?=23410.5a h x cd ττρ??--=?1132220.14830.14830.50.0551k k k f t t t t t +?+++=1
2433
0.14830.148320.50.0551k
k
k
k f t t t t t ++?++=34
0.97730.0227k
k f t t t
+=()
4.4485s τ?=s m a /1016.125-?=τ?
4-17、一火箭燃烧器，壳体内径为400mm,厚10mm,壳体内壁上涂了一层厚为2mm 的包裹层。火箭发动时，推进剂燃烧生成的温度为3000℃的烟气，经燃烧器端部的喷管喷住大气。大气温度为30℃。设包裹层内壁与燃气间的表面传热系数为2500 W/(m.K)，外壳表面与大
气间的表面传热系数为350
，外壳材料的最高允许温度为1500℃。试用数值法确定：为使外壳免受损坏，燃烧过程应在多长时间内完成。包裹材料的＝0.3 W/(m.K)，
a=。
解：采用数值方法解得。
4-18、锅炉汽包从冷态开始启动时，汽包壁温随时间变化。为控制热应力，需要计算汽包内壁的温度场。试用数值方法计算：当汽包内的饱和水温度上升的速率为1℃/min,3℃/min 时，启动后10min,20min,及30min 时汽包内壁截面中的温度分布及截面中的最大温差。启动前，汽包处于100℃的均匀温度。汽包可视为一无限长的圆柱体，外表面绝热，内表面与水之间的对流换热十分强烈。汽包的内径外半径热扩散率
。
解：数值方法解得部分结果如下表所示。
汽包壁中的最大温差，K
启动后时间，min 温升速率，K/min
1 3
10 7.136 21.41 20 9.463 28.39 30 10.19 30.57
4-19、有一砖墙厚为，＝0.85W/(m.K)，室内温度为℃，h=6
。起初该墙处于稳定状态，且内表面温度为15℃。后寒潮入侵，室外温度下降为℃，外墙表面传热系数
。如果认为内墙温度下降0.1℃是可感到外界温度起变化的一个定量判据，问寒潮入侵后多少时间内墙
才感知到？
解：采用数值解法得t=7900s 。
4-20、一冷柜，起初处于均匀的温度（20℃）。后开启压缩机，冷冻室及冷柜门的内表面温度以均匀速度18℃/h 下降。柜门尺寸为。保温材料厚8cm ，＝0.02W/(m.K)。冰箱外表面包裹层很薄，热阻可忽略而不计。柜门外受空气自然对流及与环境之间辐射的加热。自然对流可按下式计算：
其中H 为门高。表面发射率。通过柜门的导热可看作为一维问题处理。试计算压
缩机起动后2h 内的冷量损失。 解：取保温材料的，用数值计算方法得冷量损失为。
4-21
、
一
砖
砌
墙
壁
，
厚
度为240mm ，
＝0.81W/(m.K),
。
设冬天室外温度为24h 内变化如下表所示。室内空气温度
℃且保持不变；外墙表面
传热系数为10，内墙为6
。试用数值方法确定一天之内外墙，内墙及墙壁中心处温度随时间的变化。取。设上述温度工况以24h 为周期进行变化。
)./(2
K m W λs m /1022
7-?420s τ=,9.01m R =,01.12m R =s m a /1098.926-?=m 3.0=δλ)./(1005.13
6K m J c ?=ρ201=t )./(2
K m W 102-=f t 352=h )./(2
K m W m m 2.12.1?λ()
4
/1/55.1H t h ?=)./(2K m W 8.0=ε()
43110/c J m K ρ=??4
5.9710J ?λ
()K kg J c m kg ./88.0,/18003==ρ15
=i t )./(2K m W )./(2
K m W h 1=?τ
时刻/h 0：00 1：00 2：00 3：00 4：00 5：00 6：00 7：00 8：00 9：00 10：00 11：00
温度/
-5.9 -6.2 -6.6 -6.7 -6.8 -6.9 -7.2 -7.7 -7.6 -7.0 -4.9 -2.3
时刻/h 12：00 13：00 14：00 15：00 16：00 17：00 18：00 19：00 20：00 21：00 22：00 23：00
温度/
-1.0 2.4 1.8 1.8 1.6 0.5 -1.6 -2.8 -3.5 -4.3 -4.8 -5.3
解：采用数值解法得出的结果如下表所示。 时刻/h
1
2
3
4
5
6
7
8
环境温度/
-5.9 -6.2 -6.6 -6.7 -6.8 -6.9 -7.2 -7.7 -7.6
外墙温度/
-1.70 -2.19 -2.44 -2.76 -2.85 -2.93 -3.01 -3.26 -3.67
墙壁中心温度/ 3.65 3.32 3.15 2.92 2.87 2.81 2.75 2.59 2.31
内墙温度/
8.99 8.82 8.73 8.61 8.58 8.55 8.52 8.43 8.28
C 0
C 0
C 0
C 0
C 0C
时刻/h 9 10 11 12 13 14 15 16 17
环境温度/
-7 -4.9 -2.3 -1 2.4 1.8 1.8 1.6 0.5
外墙温度/
-3.58 -3.07 -1.34 0.78 1.87 4.63 4.15 4.14 3.97
墙壁中心温度
/
2.36 2.70
3.87 5.32 6.05 7.95 7.62 7.62 7.51
内墙温度/
8.31 8.49 9.11 9.87 10.26 11.26 11.10 11.10 11.10
时刻/h 18 19 20 21 22 23
环境温度/
-1.6 -2.8 -3.5 -4.3 -4.8 -5.3
外墙温度/
3.06 1.34 0.36 -0.22 -0.87 -1.29
墙壁中心温度/ 6.09 5.73 5.05 4.66 4.21 3.93
内墙温度/
10.71 10.10 9.73 9.53 9.30 9.14
C 0
C 0
C 0
C 0
C 0
C 0
C 0C
多维稳态导热问题
4-22、如附图所示，一矩形截面的空心电流母线的内外表面分别与温度为
的流体发
生对流换热，表面传热系数分别为，且各自沿周界是均匀的，电流通过壁内产生均
匀热源。今欲对母线中温度分布进行数值计算，试： （1）划出计算区域
（2）对该区域内的温度分布列出微分方程式及边界条件；
（3）对于图中内角顶外角顶及任一内部节点列出离散方程式（），设母线的导热系数为常数。
4-23、一个长方形截面的冷空气通道的尺寸如附图所示。假设在垂直于纸面的方向上冷空气及通道墙壁的温度变化很小，可以忽略。试用数值方法计算下列两种情况下通道壁面的温度分布及每米长度上通过壁面的冷量损失： （1） 内外壁分别维持在10℃及30℃ （2）
内外壁与流体发生对流换热，且有℃，
，℃，
。
解：此题应采用计算机求解。如有墙角导热的热点模拟实验设备，则计算参数（如h ，及网格等）可以取得与实验设备的参数相一致，以把计算结果与实测值作比较。
根据对称性，取1/4区域为计算区域。数值计算解出，对于给定壁温的情形，每米长通道的冷损失为39.84W ，对于第三类边界条件为30.97W （取壁面导热系数
）。内外表面为给定壁温时等温线分布如下图所示。第三类边界条件
的结果定性上类似。
4-24、为了提高现代燃气透平的进口燃气温度以提高热效率，在燃气透平的叶片内部开设有冷却通道以使叶片金属材料的温度不超过允许值，为对叶片中的温度分布情况作一估算，把附图a 所示的截片形状简化成为附图b 所示的情形。已知， 。试计算：（1）截面中最高温度及其位置；
（2）单位长度通道上的热量。
解：根据对称性选择1/4区域为计算区域，采用网格，取壁面
时得单位长度的传热量为
2
1,f f t t 21,h h Φ
y x ?≠?λ10
1=f t 201=h )./(2
K m W 30
2=f t 42=h )./(2K m
W t
?()
0.53/W m K λ=
?1000
,170000==h K T )./(2K m W 250,400==i i h k T )./(2K m W 6070?()
15/W m K λ=?
987.8W ，等温线分布如图所示。截面中最高温度发生在左上角，该处温度为1419.9。
综合分析与分析、论述题
4-25、工业炉的炉墙以往常用红砖和耐火砖组成。由于该两种材料的导热系数较大，散热损失较严重，为了节省能量，近年来国内广泛采用在耐火砖上贴一层硅酸纤维毡，如附图所示。今用以下的非稳态导热简化模型来评价黏贴硅酸纤维毡的收益：设炉墙原来处于与环境平衡的状态，
s 时内壁表面突然上升到550℃并保持不变。
这一非稳态导热过程一直进行到炉墙外表面的对
流，辐射热损失与通过墙壁的导热量相等为止。在炉墙升温过程中外表面的总表面传热系数由两部分组成，即自然对流引起的部分
及辐射部分
其中：
为外表面温度，
为内表面温度，
。
为简化计算，设三种材料的导热系数分别为W/(m.K)，W/(m.K)，
W/(m.K)。试计算每平方炉墙每平方面积上由于粘贴了硅酸纤维毡而在炉子升温
过程中节省的能量。
解：采用数值计算方法，详细过程从略。
4-26、空气在附图所示的一长方形截面的送风管道中作充分发展的层流流动，其z 方向的动量方程简化为
而且。上式可看成是源项为
的一常物性导
热方程。试用数值方法求解这一方程并计算f,Re 之值。f
为阻力系数，Re 为特征长度为当量直径。计算时可任取一个值，并按a/b ＝0.5及1
两种情形计算。
解：假设壁温为常数，则不同a/b 下换热充分发展时的fRe 及Nu 数的分析解为：
a/b Nu fRe 1 2.98 57 0.5
3.39
62
C 0=τ{}(){}{}()3
/1./0
2
12.1c f c w K m W c t t h -=()2
/,42
0f w m m r T T T T h +==εσw
w T t ,f
f T t ,mm mm mm 40,240,240321===δδδ6.11=λ8.02=λ04.03=λ02222=-???? ????+??dz dp y w x w η0==v u dz dp
-
e D
dz dp
4-27、一家用烤箱处于稳定运行状态，箱内空气平均温度
℃，气体与内壁间的表
面传热系数。外壁面与20℃的周围环
境间的表面传热系数。烤箱保温层厚
30mm,W/(m.K),保温层两侧的护板用金属制成且很薄，分析中可不予考虑，然后，突然将烤箱调节器开大，风扇加速，内壁温度突然上升到185℃，设升温过程中烤箱外壁面与环境间的表面传热系数可用
计算，
环境温度仍保持为20℃，为烤箱外壁面温度，c 之值与运行时一样。试确定烤箱内壁温度跃升后到达新的稳定状态所需时间。
解：需采用数值方法求解，过程从略。 小论文题目
4-28、一厚为2.54cm 的钢管，初始温度为16℃。其后，温度为572℃的液态金属突然流过
管内，并经历了10s 。液态金属与内壁面间的表面传热系数h=2.84
。钢管可以按平壁处理，其外表面的散热由对流及辐射两条路径，并分别可按
及
计算，
，周围环境温度
＝20℃。试用有限差分法确定在液态金属开始流入后的18s 时截面上的温度分布。已知
钢管的41W/(m.K)，，c=536J/(kg.K)。
解：在钢管壁厚方向上取27个点，以内壁为坐标原点，沿着壁厚方向为x 正方向，数值计
算结果如下。 位置/cm 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
温度/
216.0 215.6 214.6 213.0 210.7 207.9 204.6 200.8 196.6 192.1
位置/cm 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
温度/
187.3 182.3 177.2 172.0 166.9 161.8 157.0 152.5 148.2 144.4
位置/cm 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.54
温度/
141.0 138.1 135.7 133.9 132.6 132.0 131.9
用图形表示如下
155
=i t 40=i h )
./(2K m W 100=h )
./(2K m W 03.0=λ()
4
/10f w t t c h -=f t w t
)./(2
K m W {}(){}()3
/1./0
2.1c K m W w t h ??=3
04m
r T h εσ=()2
/w f m T T T +=f
t =λ3
/7530m kg =ρ0
C 0
C 0
C
4-29、为对两块平板的对接焊过程（见附图a ）进行计算，对其物理过程作以下简化处理：钢板中的温度场仅是x 及时间的函数；焊枪的热源作用在钢板上时钢板吸收的热流密度
，
为电弧有效加热半径，
为最大热流密度；平板上下表面的散热
可用计算，侧面绝热；平板的物性为常数，熔池液态金属的物性与固体相同；固体熔化时吸收的潜热折算成当量的温升值，即如设熔化潜热为L ，固体比热容为c,则当
固体达到熔点后要继续吸收相当于使温度升高（L/c ）的热量，但在这一吸热过程中该温度不变。这样，附图a 所示问题就简化为附图b 所示的一维稳态导热问题。试：（1）列出该问题的数学描写；（2）计算过程开始后3.4s 内钢板中的温度场，设在开始的0.1s 内有电弧的加热作用。已知：
，h=12.6
,＝41.9W/(m.K),,L=255kJ/kg,
℃，H=12cm,
。
解：取初始温度与环境温度均为。该问题的数学描写为：
0
, >0; , >0。
为了更好分辨热源附近的温度场宜采用非均分网格。计算得出开始加热后的3.4s 内钢板中的温度分布如下图所示。
τ()()
2
2
/3e r r
m e q x q -=e
r m
q ()
f
t t h q -=s t
2
4/105024m W q m ?=)./(2
K m W λ()K kg J c m kg ./670,/78003==ρ1485
=s t cm
r e 71.0
=0
20C 22t t c x c λφτρρ??=+??()()
(
)
2/f q x h t t φδ??
=--??j
t t =0τ=0x H
≤≤0t x ?=?0x =τ0t x ?=?x H =τ
4-30、在壁厚为7cm 的铸铁模型中铸造14cm 厚的黄铜板。设此问题可按一维问题处理，试确定达到铜版完全凝固所需的时间。计算时作以下简化处理：液体铜在瞬间内充满形腔；液体铜及铸型的初始温度各自均匀；液体铜内无自然对流，固液体铜内均为导热；液体铜与固体铜的物性相同且为常数；铸件与铸型之间接触良好，不存在空气隙；铸型外两表面
与周围环境间的散热可用表示；液体铜在固定的凝固点下凝固，凝固过程中释放出的熔化潜热可折算成相当于使物体温度升高（L/c ）的热量，但在潜热释放过程中
该温度应一直保持为。经过这样一番简化后所计算的问题变为如附图所示的双层平板的一维导热问题。试：（1）列出该问题的数学描写；（2）在下列条件下计算使钢板完全凝固所需的时间。 已知：铸型初温
℃，液体铜初温为1100℃，
℃,h ＝4
，W/(m.K)，W/(m.K)，，
L=167.5kJ/kg,℃。
解：设铸型厚为
，铸件半厚为
，则有：
0 >0，，， ， 数值计算结果得出所需时间为304.9s 。 4-31、建筑物采暖的一种方式是在房间地板下设置热空气通道，如附图所示。设地板下的水泥混凝土层的一侧绝热，地面温度 ℃。热空气通道截面尺寸为150mm, 并在混凝土层中对称布置，通道壁温保持为80℃。试计算单位长度热空气通道的传热量，并从计算结果中整理出此种情形下形状因子S 之值。 () f t t h q -=s t ∞t 20 01=t 1000 =s t )./(2 K m W 1261=λ632=λ)./(502),./(41921K kg J C K kg J c ==,/7000,/8003231m kg m kg ==ρρ20=f t 1 δ2 δ22t t c x λτρ??= ??12δδ+≥0τ=20x δ≤≤1t t =τ0x =2t t =0t x ?=?12 x δδ=+()1f t h t t x λ?-=-?302=t ?mm 150= 1t 解：单位长度传热量为122.5W ，形状因子为S=3.101m 。 4-32、试用数值方法确定如附图所示圆管外正方形翅片的肋效率。已知 =40mm,翅片厚W/(m.K)。据文献〔10〕分析，此时肋效率可以画成 的曲线形成，并以 为参数。这里 是一假想半径，以为半 径的圆的面积等于所研究翅片的面积。在h=10~100 的范围内进行计算，并把结果表示成 的曲线。 解：计算结果如下图所示。 4-33．有一块印制电路板如附图(a)所示．中间为0.8mm 厚的铜板，导热系数为，其两侧为玻璃纤维环氧树脂板层，铜板底端被冷却到40℃，其他三个侧面 可以认为绝热，金属板上安装的发热元件及其功耗如图所示．假定通过玻璃纤维环氧树脂板层的散热可以不计，试用数值计算确定铜板中的温度分布．根据元件确定的网格划分示于附图(b)中． 8-26、为了考验高温陶瓷涂层材料使用的可靠性，专门设计了一个试验，如附图所示。已 知辐射探头表面积陶瓷涂层表面积。金属基板底部通过加热维 持在 ,腔壁温度均匀且 。陶瓷涂层厚 W/(m.K)；基 板厚为W/(m.K)。陶瓷表面是漫灰的，。陶瓷涂层与金属基板间无接触热阻。试确定：（1）陶瓷表面的温度及表面热流密度；（2）置于空腔顶部的辐 射能检测器所接受到的由陶瓷表面发射出去的辐射能量；（3）经过多次试验后，在陶瓷涂层与基板之间产生了很多小裂纹，形成了接触热阻，但及陶瓷涂层表面的辐射热流密 度及发射率均保持不变，此时温度是增加，降低还是不变？ 解：如图所示： H mm d ,120=120,2.0==λδmm () () λδη/~0 *0h r r -0 * 0/r r * r )./(2 K m W () () λδη/~ 0*0h r r -()mK W 165510-=d A 2m 2 410m A c -=K T 901=K T w 90=60 ,511==λδmm 30,822==λδmm 8.0=ε2T w T 21,T T （1） 稳态运行时，电热器发出之热通过导热传导到陶瓷表面上，再通过辐射传递到 腔壁四周，设陶瓷表面温度为T 2，则有 ， ， ， ， ， 用试凑法解得：， ， （2） 检测器面积，， 。 （3） 由于接触热阻的作用，温度要升高。 8-24、一测定物体表面辐射特性的装置示于附图中。空腔内维持在均匀温度； 腔壁是漫灰体 。腔内1000K 的热空气与试样表面间的对流换热表面传热系数 。试样的表面温度用冷却水维持，恒为300℃，试样表面的光谱反射比示 于附图。试：（1）计算试样的吸收比；（2）确定其发射率；（3）计算冷却水带走的热量。试样表面A=5cm 。 解：冷却水带走的热量为： ， ， ( ) 4 422 2 112 1500w o c c T T A T A -=+-σελλ() 4 4283 32901067.58.03010 8601051500-???=?+?----T T () 7 42 855210561.610536.41066.2610333.81500?-??=?+?----T T ??? ?????-??? ??=?--6561.0100536.41099.341500425 2 T T ()? ?? ???-??? ??=-6561.0100536.4150096.285722T T K T 14332=2 55103.19133.1467.58.0m W E E ?=??==ηε2 510m A l -=sr R A d l 525 210110===Ω-()1 54 111010114.333.1467.58.0cos --?????=?Ω??=ΦdA d E d θπεθmW W 0609.010092.65 =?=-K T f 1000=8.0=εK m W h ./102=2 rod com Φ+Φ=Φ()W con 24001010560010001010544=???=-???=Φ-- ， ， ， ， ，吸收比=0.7138，反射比=0.2862. 反射率应以600K 来计算。 。 所以,发射率，吸收比 9-49、已知：如图，两薄平板A 、B 被置于一绝热的空间内，并位于同一平面上，面积分别为、，其4个表面的发射率分别为、、、。板A 、B 分别维持在恒定温 度 及。 求：画出这一辐射换热系统的网络图，并列出 计算板A 、B 间净辐射换热量的表达式。 解：这一换热系统的网络图如下图： 其中： ，， ，，， ， ，。 A 、 B 两板之间总的辐射换热量为 ， ???∞ ∞+==Φ1 10 2.08.0λ λλαλλλλd E d E d E b b b rod () () 查表按K m F E d E b b b ?==-?μλλ80008564.0101 ()λ λλραλ-==-=-=-∞ ? 1,1436.08564.011101 b b b F E d E ()A E b rod ???+?=Φ∴1436.02.08564.08.07138.01067.51057138.010001067.5105444 8 1 ???=?????=---W 23.20=W rod con 23.2223.202=+=Φ+Φ=Φ()()? ?? ? ?-?+? -+ -= ??∞ 10005.1412.010005.148.024008.012.011 10K E d E E d E b b b b λ λελλ3967.01719.01124.08595.02.01405.08.0=+=?+?=W 23.22=Φ397.0=ε714.0=αA A B A 1ε2ε3 ε4εA T B T 1111A R A εε-= 2 221A R A εε-= 31,51A A R A x =42,51A A R A x =53,51B B R A x =64,5 1 B B R A x = 3731B R A εε-= 4 841B R A εε- = bA bB E E R -Φ= ∑ 其中，， ， 因平板A 、B 位于同一平面上，故以上诸表达式中的角系数均为1。 A B R R R * *=+∑1324111A R R R R R *=+++5768111B R R R R R * =+++ 哈工大08/09学年春季学期 一、名词解释（20分） 1、导热系数 2、热边界层 3、辐射强度 4、灰体 二、分析论述与回答问题（30分） 1、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。 2、简述在对流传热研究中，引入边界层理论的意义。 3、写出努谢尔数Nu与毕渥数Bi的表达式并比较异同。 4、太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收效率为0.9，它本身的 发射率为0.3，这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？ 5、厚度等于δ的常物性无限大平板，初始温度均为t0，过程开始后，左侧有一定热 流密度q w的热源加热，右侧与低温流体t f相接触（t0>t f），表面传热系数h等于常数，所有物性参数已知，写出改导热问题的数学描写。 三、如图所示的二维稳态导热物体，其导热系数λ为常数，边界面与环境发生对流换热， 环境温度为t F ，边界面对流换热表面传热系数为h ，网格划分如下图所示，试建立数值求解节点温度t 4，t 5，t 6的离散方程。 四、在一个特殊应用中，空气流过一个热的表面，其边界层温度分布可近似为 s s T-T =1-exp(Pr )T -T u y v ∞∞-，其y 是离开表面的垂直距离，普朗特数Pr =0.7u a ∞=是一个无量纲的流体物性。如果来流温度T 400K ∞=，表面温度s T 300K =，且-15000m u v ∞=，求表面热流密度是多少？（10分） （空气导热系数，330K 时，0.0263W/(m K)λ=?；400K 时，0.0339W/(m K)λ=?） λ=?导热系数的热绝缘层，六、在太空中飞行的宇宙飞船，表面贴有厚0.15m、0.045W/(m K) 而外表面的黑度为0.04，设飞船内空气温度为20℃，空气与内壁间的对流换热系数为6W/(m.K)， 试求飞船外表面的温度。（假设宇宙空间温度为0K；忽略飞船壁面的导热热阻）（15分） 第二章 热力学第一定律 思 考 题 1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？ 答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何？ 答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h pv =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？ 答：尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者 的数学本质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+???蜒? 因为 0du =??，()0d pv =?? 所以 0dh =??， 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说，其循环积分： q du pdv δ=+???蜒? H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 数字电子技术基础大作业 课程名称：数字电子技术基础 设计题目：血型与状态机 院系： 班级： 设计者： 学号： 哈尔滨工业大学 血型逻辑电路设计 一实验目的 1.掌握采用可编程逻辑器件实现数字电路与系统的方法。 2.掌握采用Xilinx_ISE软件开发可编程逻辑器件的过程。 3.学会设计血型能否输血的数字电路。 4.掌握Verilog HDL描述数字逻辑电路与系统的方法。 二设计要求 1.采用BASYS2开发板开关，LED，数码管等制作验证能否输血的电路。 2.采用Xilinx_ISE软件进行编程、仿真与下载设计到BASYS2开发板。三电路图 1.电路模块图（简化） 应用： 2.内部电路组成（简化） 四 编程 1.源程序 module xuexing(M, N, P, Q, E,F,G,OUT,CTL,clk,bi); input M; input N; input P; output E; output[3:0] F; output[3:0] G; output[7:0] OUT; output[3:0] CTL; reg E; reg[3:0] F; reg[3:0] G; reg[7:0] OUT; reg[7:0] OUT1; reg[7:0] OUT2; reg[7:0] OUT3; reg[7:0] OUT4; reg[3:0] CTL=4'b1110; output bi; reg bi; integer clk_cnt; reg clk_400Hz; always @(posedge clk) //400Hz扫描信号if(clk_cnt==32'd100000) begin clk_cnt <= 1'b0; clk_400Hz <= ~clk_400Hz; end else clk_cnt <= clk_cnt + 1'b1; //位控制 reg clk_1Hz; integer clk_1Hz_cnt; //1Hz发声信号 always @(posedge clk) if(clk_1Hz_cnt==32'd2*******-1) begin clk_1Hz_cnt <= 1'b0; clk_1Hz <= ~clk_1Hz; end else clk_1Hz_cnt <= clk_1Hz_cnt + 1'b1; always @(posedge clk_400Hz) CTL <= {CTL[2:0],CTL[3]}; //段控制 always @(CTL) case(CTL) 4'b0111: OUT=OUT1; 4'b1011: 哈尔滨工业大学《代数与几何》期末试题 （此卷满分50分） 注：本试卷中()R A 、'A 、* A 分别表示A 的秩，A 的转置矩阵、A 的伴随矩阵；E 表示单位矩阵. 一、填空题（每小题2分，共10分） 1．若4阶方阵A 的特征值为0,1,2,3，且A 与B 相似,则行列式2||+=B E . 2．过点(1,2,3)-，垂直于直线 456 x y z ==且平行于平面789100x y z +++=的直线方程为 . 3．设123,,ααα是3维欧氏空间的标准正交基，则模12322-+=ααα . 4．若A 为4阶方阵，且R （A ）=3，则方程组0*=A X 的基础解系含 个线性无 关的解向量. 5．yOz 坐标面上的抛物线20z y x ?=?=? 绕y 轴旋转一周，所生成的旋转曲面的方程为 . 二、选择题（每小题2分，共10分） 1．设A 是n m ?矩阵，则线性方程组AX =b 有解的充分条件是 【 】 （A ）()R m =A ； （B ）A 的行向量组线性相关； （C ）()R n =A ； （D ）A 的列向量组线性相关. 2．二次型222 123123121323,,)f x x x tx tx tx x x x x x x =+++++（正定的充要条件为 【 】 （A ）1t >； （B ）0t >； （C ）1t >-； （D ）1 2 t > . 3．设462414, 26,41.848?????? ? ? ?=== ? ? ??????? A B C 则A 与B 【 】 （A ）A 与C 相似且合同； （B ）A 与B 相似且合同； （C ）B 与C 相似且合同； （D ）B 与C 相似但不合同. 4．设,αβ是4维非零列向量,T A E =+αβ，则在A 的特征值中,至少有 【 】 （A ）1个1； （ B ）2个1； （ C ）3个1； （ D ）4个1. 5．设1234,,,αααα是3维向量，则下列命题正确的为 【 】 （A ）如果12,αα线性相关,34,αα线性相关，则1324,αααα++线性相关； 《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。 数字电子技术应用Verilog HDL设计计数器 学院:航天学院 班级: 学号: 姓名: 教师: 设计要求：利用Verilog HDL设计一个以自己学号后三位为模的计数器。 设计步骤：首先我的学号后三位为114，因此计数器范围是0到113一共114个数。然后根据此要求编写功能程序以及激励源的相关程序，第三步在modelsim下进行实验调试，看所编程序能否实现预期功能，然后再把相关实验数据截图记录。 程序代码： modulejishuqi(out,reset,clk); output [7:0] out; inputreset,clk; reg [7:0] out; always @(posedgeclk) begin if(!reset)out<=8'h00; else if(out>=113)out=8'h00; else out<=out+1; end endmodule 激励源设置程序： `timescale 1 ns/ 1 ps modulejishuqi_test(); regclk; reg reset; wire [7:0] out; jishuqi i1 ( .clk(clk), .out(out), .reset(reset) ); initial begin #1 clk=0; #10 reset=0; #40 reset=1; end always #20 clk=~clk ; endmodule Modelsim仿真波形图： 注二进制数01110001化成十进制数为113，因此得到了正确的波形图。RTL Viewer Technology Map Viewer 哈工大2002年春季学期 一、单选或多选题（每小题3分，共8小题24 分） 1． 图中应力圆a 、b 、c 表示的应力状态分别为 A 二向应力状态、纯剪切应力状态、三向应力状态； B 单向拉应力状态、单向压应力状态、三向应力状态； C 单向压应力状态、纯剪切应力状态、单向拉应力状态； D 单向拉应力状态、单向压应力状态、纯剪切应力状态。 正确答案是 2．一点的应力状态如右图所示，则其主应力1σ、2σ、 3σ分别为 A 30MPa 、100 MPa 、50 MPa B 50 MPa 、30MPa 、 -50MPa C 50 MPa 、0、-50MPa D -50 MPa 、30MPa 、50MPa 正确答案是 3．下面有关强度理论知识的几个论述，正确的是 。 A 需模拟实际应力状态逐一进行试验，确定极限应力； B 无需进行试验，只需关于材料破坏原因的假说； C 需要进行某些简单试验，无需关于材料破坏原因的假说； D 假设材料破坏的共同原因。同时，需要简单试验结果。 4．对于图示的应力状态，若测出x 、y 方向的线应变x ε、 y ε，可以确定的材料弹性常有： A 弹性模量E 、横向变形系数ν； B 弹性模量E 、剪切弹性模量G ； C 剪切弹性模量G 、横向变形系数ν； D 弹性模量 E 、横向变形系数ν、剪切弹性模量G 。 正确答案是 5．关于斜弯曲变形的下述说法，正确的是 。 A 是在两个相互垂直平面内平面弯曲的组合变形； B 中性轴过横截面的形心； C 挠曲线在载荷作用面内； D 挠曲线不在载荷作用面内。 6．对莫尔积分 dx EI x M x M l ?=?)()(的下述讨论，正确的是 。 A 只适用于弯曲变形； B 等式两端具有不相同的量纲； C 对于基本变形、组合变形均适用； D 只适用于直杆。 7．压杆临界力的大小， A 与压杆所承受的轴向压力大小有关； B 与压杆的柔度大小有关； C 与压杆所承受的轴向压力大小无关； D 与压杆的柔度大小无关。 正确答案是 8． 长为l 、横截面面积为A 的匀质等截面杆,两端分别受1F 和2F 力作用(1F <2F ) ，杆内 应力沿杆长的变化关系(不计摩擦)是 。 A x l A F F d 212+= σ； B x l A F F d 212 -=σ； C A F F d 12 -=σ； D A F F d 12 +=σ 绪论 1.冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ——与地面的导热量 f Q——与空 气的对流换热热量 注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的 总失热量减少。（T T? 外内 ） 冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分 热量，最终的总失热量增加。（T T? 外内 ）。挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。 7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。以热传导和热对流的方式。 9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数 降低，故能较长时间地保持热水的温度。 当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性 能变得很差。 10．t R R A λλ = ? 1t R R A λ λ = = 221 8.331012 m --=? 11．q t λσ =? const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ） 时→曲线 12. i R α 1 R λ 3 R λ 0 R α 1 f t ??→ q 首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a α的大小。） 13．已知：360mm σ=、0.61()W m K λ=? 1 18f t =℃ 2187() W h m K =? 2 10f t =-℃ 22124() W h m K =? 墙高2.8m ，宽3m 求：q 、1 w t 、2 w t 、φ 解：12 11t q h h σλ?= ++＝ 18(10) 45.9210.361 870.61124 --=++2W m 哈工大 2003 年春季学期 结构力学试卷 一．是非题（将判断结果填入括弧：以O 表示正确，X 表示错误）（本大题分3小题，共7分） 1.（本小题 3分）图a. b 所示三铰拱的支座反力相同。（ ） （a ） (b) 2.（本小题 2分）图示结构中的反力H =-M /L 。（ ） 3.（本小题 2分）力矩分配法中的分配系数 ，传递系数与外界因素（荷栽，温度变化等）有关。 （ ） 二．选择题（将选中答案的字母填入括弧内， 本大题分 3小题，共9分） 1． (本小题 4分) 连续梁和M 图如图所示，则支座B 的竖向反力F By 是： A. 1.21(↑) B.5.07( ↑) C.11.07(↓) D.17.07(↑)。 （ ） 2 (本小题 3分) 在位移法中，将铰接端的角位移，滑动支撑端的线位移作为基本未知量： A,绝对不可； B.一定条件下可以； C.可以，但不必； D.必须。 ( ) 3 (本小题 2分) 图示体系为： A. 几何不变无多余约束 B. 几何不变有多余约束 C. 几何常变 D. 几何瞬变 三.填充题（将答案写在空格内）（本大题分2小题，共9分） 1．（本小题 4分）图示刚架支座反力F By = , C 截面的弯矩M C = ,剪力F Q C = 2．（本小题 5分） 虚功原理应用条件是：力系满足 条件；位移是 的。 四（本大题 4分）对图示体系作几何组成分析 q 20 kN 15.85 五（本大题7分）用力法计算图示梁，取支座D的竖向链杆为多余约束，代以方向向上的多余力X1,求得δ11=l3/(EI)，Δ1P= -ql4/(24EI)，求作其M图。 六（本大题7分）求图示桁架杆件a，b的内力 七（本大题8分）已知图示结构的M图, 作F Q , F N图。八（本大题10分）作图示结构F Q B左，M F的影响线。 九（本大题12分）用力矩分配法计算并作图示对称结构的M图。已知：q=40 kN/m各杆EI相同。 十（本大题13分）用位移法计算并作图示结构M图，横梁为无穷刚梁EI→∞，两柱刚度均为EI。 十一（本大题13分）用力法计算并作图示结构的M 图。 q M (kN·m) F P=1 h h h A 3 m 3 m 7 镁合金激光-TIG复合热源焊接热源模型 学院：材料学院 专业：材料加工工程 学号： 姓名： 指导教师： 江苏科技大学 2015年4 月11 日 镁合金激光—TIG复合焊接热源模型与热过程 1 前言 镁合金被称为“21世纪绿色工程材料”。镁合金是目前被国内外重新认识并积极开发的一种轻量化材料,具有低密度、高比强度、阻尼减震性好、易机械加工以及良好的可回收性等优点。高效合理的镁合金焊接方法将大大推动镁合金的发展与应用。激光--电弧复合热源焊接具有高速、高效、接头质量优异等特点,目前正在被国内外的研究者日益关注。对这一过程的焊接数值模拟研究有助于更深层次地理解过程的物理机制,从而实现指导焊接工艺、控制焊接质量的目的。目前，YAG激光--TIG复合热源焊接AE31B镁合金已经被证明是一种可行而且高质量的焊接工艺[1], 迫切需要数值模拟工作对这一过程进行指导,并通过数值模拟更深层次的理解复合热源焊接这一过程。 但目前复合热源的数值模拟工作开展的却非常有限。其中一个主要原因是复合热源焊接热源模型一直解决得。首先，高能束激光焊接的热源模型虽然经过线热源、面热源、柱状热源乃至双椭球体热源的变迁,始终没有得到很好的解决; 其次激光、电弧两热源之间存在着一定的物理机制, 需要考虑热源之间的能量影响关系。 在复合热源焊接工艺研究的基础上,结合镁合金材料特点,建立了基于旋转高斯体热源与高斯面热源相结合的复合热源模型:高能束激光热源由旋转高斯体热源描述;TIG电弧则由高斯面热源描述。热源模型的建立充分考虑了过程的物理特点与热源间的能量增强效应。 1.1激光--电弧复合热源焊接概况 激光--TIG电弧复合热源焊接的特点是YAG激光、TIG电弧这两种不同物理性质与能量传输机制的热源同时作用于焊接区。这种方法克服了单独采用激光和单独采用TIG电弧焊接的缺点,并且两种热源相互藕合获得了更大能量形式。其原理如图1.1。其在实践中的优点却是非常明显的:速度快,桥接能力强,焊接变形小,焊接过程稳定,焊接质量和效率高等[2-4]。 数电作业 课程名称：数字电子技术基础课程时间：2015年秋 授课教师：康磊 学生姓名：XXX 学生班级： 学生学号： 联系电话： 哈尔滨工业大学英才学院 2015年12月 大作业一 一、设计目的 利用Verilog HDL设计一个电路，使其可以检测输入的一段由二进制数组成的序列，若序列中有连续的三个或者三个以上的1，则电路下一个时钟到来时输出为1，否则为0。状态转换图如图所示。 二、设计步骤 1、安装ISE14.2，并学会如何仿真。 2、根据状态图编写verilog程序。 3、仿真并生成仿真波形图。 4、保存项目并完成报告。 三、程序源代码 1、主程序 `timescale 1ns / 1ps module shudian1(clk,rst,din,out); input clk,rst,din; output out; reg[2:1] y, Y; reg out; parameter A=2'b00,B=2'b01,C=2'b10,D=2'b11; always @(posedge clk or negedge rst) begin if(!rst)y <= A; elsey <= Y; end always@(y or din) begin case(y) A: begin out = 0; if(din) Y=B; else Y=A; end B: begin out = 0; if(din) Y=C; else Y=A; end C: begin out = 0; if(din) Y=D; else Y=A; end D: begin out = 1; if(din) Y=D; else Y=A; end default:begin out = 0; Y = A; end endcase end endmodule 2、测试程序 `timescale 1ns / 1ps module sudian11; // Inputs reg clk; reg rst; reg [20:0]data; assign din=data[20]; // Outputs wire out; 哈尔滨工业大学2007学年春季学期《机械原理》期末考试试题与答案 一、问答题（15分） 1．什么是连杆机构的压力角、传动角？（2分） 答：不考虑运动副中的摩擦力、构件的惯性力，运动副中力的作用线与受力点速度方向所夹的锐角称为压力角，压力角的余角称为传动角。 2．什么是基本杆组？机构的组成原理是什么？（2分） 答：机构中，结构最简单、不可再分的、自由度为零的构件组称为基本杆组。任一机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的，这就是机构的组成原理。 3．常用的间歇运动机构有几种？其主动件与从动件的运动转换各有什么特点？（2分） 答：常用的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。棘轮机构把一个往复摆动转换为间歇单向转动；槽轮机构把一个连续单向转动转换为间歇单向转动；不完全齿轮机构把一个连续单向转动转换为间歇单向转动。 4．什么是槽轮机构的运动系数？（2分） 答：槽轮的运动时间与拨盘的运动时间的比值称为槽轮机构的运动系数。 5．通常，机器的运转过程分为几个阶段？各阶段的特征是什么？（3分） 答：机器的运转过程分为三个阶段：启动阶段，稳定运转阶段和停车阶段。启动阶段的特点：原动件速度由零上升到稳定运转速度，系统驱动力所做的功大于阻抗力所消耗的功。 稳定运转阶段的特点：在一个周期内，系统驱动力所做的功等于阻抗力所消耗的功。 停车阶段的特点：系统驱动力所做的功小于于阻抗力所消耗的功，原动件速度由稳定运转速度下降为零。 6．利用飞轮进行机器的周期性速度波动调节时，飞轮一般安装在高速轴还是低速轴上？为什么？（2分） 答：安装在高速轴上。这样可以使飞轮的质量减小。（2分） 7．平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？ 答：模数相等、压力角相等、螺旋角大小相等旋向相反。 二、下图机构中，已知NO LM JK ////，并且NO LM JK ==，FG GH EG ==，FH EF ⊥，求该机构的自由度。若有复合铰链、局部自由主及虚约束，请说明。（10分） 解：I 处为局部自由度，LM 构件引入虚约束，FG 构件或者H 构件引入虚约束，C 、E 、O 处为复合铰链，Q 或R 处为虚约束。n =12，L 17P =，H 1P =，则自由度： L H 3231221711F n P P =--=?-?-= 一维非稳态导热计算 4-15、一直径为1cm,长4cm 的钢制圆柱形肋片，初始温度为25℃，其后，肋基温度突然升高到200℃，同时温度为25℃的气流横向掠过该肋片，肋端及两侧的表面传热系数均为 100。试将该肋片等分成两段（见附图），并用有 限差分法显式格式计算从开始加热时刻起相邻4个时刻上的温度分布（以稳定性条件所允许的时间间隔计算依据）。已知＝43W/(m.K)，。（提示：节点4的离散方程可按端面的对流散热与从节点3到节点4的导热相平衡这一条件列出）。 解：三个节点的离散方程为： 节点2： 节点3： 节点4： 。 以上三式可化简为： 稳定性要求，即 。 ，代入得： ， 如取此值为计算步长，则： ，。 于是以上三式化成为： )./(2 K m W λs m a /10333.12 5 -?=()()12223212222/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ???????????? ()()12224323333/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ???????????? () 22344/244k k k f t t d d h t t x ππλ????-=- ? ?????? 12132222 43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+????????????? =+++-- ? ? ? ????????????13243222 43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+????????????? =+++-- ? ? ? ??????????? ?()4322k k f xh t t xht λλ+?=+?2 3410a h x cd ττ ρ??- -≥?2341/a h x cd τρ???≤+ ????5 54332.25810 1.33310c a λρ-===??5253 1.33310410011/8.898770.020.013 2.258100.0999750.0124s τ-??????≤+== ???+??5221.333108.898770.29660.02a x τ-???==?5441008.898770.110332.258100.01h cd τρ???==??1132 20.29660.29660.1103k k f t t t t +?++=12430.29660.296620.1103k k k f t t t t ++?+=34 0.97730.0227k k f t t t += 子技术》大作业 电子技术基础是一门实践性很强的课程。数字电路大作业是在学完本门课程后，对所学知识的综合性考察。大作业分成两种形式：理论设计和实物制作，大家可以自由选择，要求附后。希望同学们借助教材、参考书以及互联网等，充分发挥想象力和创造力，认真完成本次大作业。 【理论设计要求】 1.每3人一组，完成其中一个题目。每人写出一份设计报告，而每组只提交一份报告，网上提交，完成时间截至第18周，逾期系统自动关闭。 2.鼓励有条件的同学应用Multisim或Orcad/Pspice等软件对所设计电路进行仿真。 3.不能使用单片机实现。 4.将对设计报告进行评定打分并作为平时成绩计入期末总成绩。 【实物制作要求】 1.制作出一个实用的电子电路，具体不限，能成功演示其功能。 2.一人或者两人一题。 3.写出简单的设计说明，并于网上提交。 4.将对实物制作情况评定打分并作为平时成绩计入期末总成绩。 【报告内容】 1. 目录 2. 设计目的及要求 工作原理、系统方框图 4. 各部分选定方案及电路组成、相关器件说明 5. 调试过程（如果没做实物，可免） 6. 设计结论 7 设计心得与总结（要具体落实到小组各成员） 8. 参考文献 9. 附录 附录一：元器件清单 附录二：总体设计图 附录三：仿真结果（可无） 附录四：小组各成员所做工作说明（设计者排序），每个成员对最终方案的贡献（哪个地方是谁设计的） 【理论设计题目】 NO.1 设计一个输血—受血判别电路，当输血者和受血者的血型符合相关规则，配型成功，受血者可以接受输血者提供的血液，用LED指示配型成功与否。 NO.2 循环彩灯电路 一、 填空（16分） 1、在电流控制方式上，双极型晶体管是__电流控制电流源____型，而场效应管是__电压控制电流源___型；二者比较，一般的由_____场效应管___构成的电路输入电阻大。 2、放大电路中，为了不出现失真，晶体管应工作在___放大___区，此时发射结___正偏______，集电结___反偏______。 3、负反馈能改善放大电路性能，为了提高负载能力，应采用___电压___型负反馈，如果输入为电流源信号，宜采用___并联___型负反馈。 4、正弦波振荡电路应满足的幅值平衡条件是___AF=1____。RC 振荡电路、LC 振荡电路及石英晶体振荡电路中，___石英晶体振荡电路___的频率稳定性最好。 5、直流电源的组成一般包括变压器、_整流电路__、_滤波电路_和_稳压电路_。 6、下列说法正确的画√，错误的画× （1）放大电路的核心是有源器件晶体管，它能够实现能量的放大，把输入信号的能量放大为输出信号的能量，它提供了输出信号的能量。 （ × ） （2）共集组态基本放大电路的输入电阻高，输出电阻低，能够实现电压和电流的放大。 （ × ） （3）图1所示的文氏桥振荡电路中，对于频率为01 2f RC π=的信号，反馈信 号U f 与输出信号U o 反相，因此在电路中引入了正反馈环节，能产生正弦波振荡。 （ × ） 第 1 页 （共 8 页） C C R R + + + +R R 3 4 o U ?f U ?t 图1 试 题： 班号： 姓名： 二、（18分）基本放大电路及参数如图2所示，U BE =0.7V ，R bb ’=300?。回答下列各问： （1） 请问这是何种组态的基本放大电路？（共射、共集、共基） （2） 计算放大电路的静态工作点。 （3） 画出微变等效电路。 （4） 计算该放大电路的动态参数：u A ，R i 和R o （5） 若观察到输出信号出现了底部失真，请问应如何调整R b 才能消除失真。 图2 答：（1）是共射组态基本放大电路 （1分） （2）静态工作点Q ： Vcc=I BQ *R b +U BEQ +(1+β) I BQ *R e ，即15= I BQ *200k ?+0.7V+51* I BQ *8k ?， ∴I BQ =0.0235mA （2分） ∴I CQ =βI BQ =1.175mA ， （2分） ∴U CEQ =V cc-I CQ *R C -I EQ *R E ≈V cc-I CQ *(R C +R E )=15-1.175*10=3.25V （2分） （3）微变等效电路 o （4分） （4）r be =r bb ’+(1+β)U T /I EQ =0.2+51*26/1.175=1.33K ? A u =-β(R c //R L )/r be =-50*1.32/1.33=-49.6 （2分） Ri=R b //r be ≈1.33K ?; （2分） Ro ≈Rc=2K ? （2分） （5）是饱和失真，应增大R b （1分） 第九章 4．一工厂中采用0.1MPa 的饱和水蒸气在—金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另一侧的物体进行加热处理。已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70 ℃，壁高1.2m ，宽300 mm 。在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30℃，试确定这一物体的平均热容量(不考虑散热损失)。 解:本题应注意热平衡过程，水蒸气的凝结放热量应等于被加热物体的吸热量。 P=0.1Mpa=105Pa,t s =100℃,r=2257.1kJ/kg, t m = 21( t s + t w )= 2 1 (100+70) ℃=85℃。 查教材附录5，水的物性为：ρ=958.4kg/m 3;λ=0.683 W ／(m 2·℃);μ=282.5×10-6N·s/m 2 假设流态为层流： 4 1 3 2)(13.1? ? ? ???-=w s t t l r g h μλρ 41 6 3 3 2 )70100(2.1105.282102257683.081.94.95813.1?? ????-???????=- W ／(m 2 ·℃) =5677 W ／(m 2·℃) 3 6102257105.2822 .13056774)(4Re ??????=-= -r t t hl w s c μ=1282<1800 流态为层流，假设层流正确 Φ=ωl t t h w s )(- =5677×（100?70）×1.2×0.3W=61312W 凝结换热量=物体吸热量 Φ?τ=mc p ?t 61068.330 60 3061312?=??=?Φ?= t mc p τJ/℃ 16．当液体在一定压力下做大容器饱和沸腾时，欲使表面传热系数增加10倍，沸腾温 差应增加几倍?如果同一液体在圆管内充分发展段做单相湍流换热，为使表面传热系数增加10倍，流速应增加多少倍?维持流体流动所消耗的功将增加多少倍?设物性为常数。 解 ①由米洛耶夫公式： { 5 .033.22 25.033.211122.0122.0p t h p t h ?=?= 10)(33.21 212=??=t t h h 所以 69.21033.211 2 ==??t t 即当h 增大10倍时，沸腾温差是原来的2.69倍。 ②如为单相流体对流换热，由D-B 公式可知8 .0m u h ∝，即 春季学期MATLAB期末作业 学院：机电工程学院 专业：机械制造设计及其自动化 学号： 班号： 姓名： 2013年春季学期 MATLAB 课程考查题 姓名: 学号： 学院：机电学院 专业：机械制造 一、必答题： 1.matlab常见的数据类型有哪些？各有什么特点? 常量：具体不变的数字 变量：会根据已知条件变化的数字 字符串：由单引号括起来的简单文本 复数：含有复数的数据 2.MATLAB中有几种帮助的途径？ （1）帮助浏览器：选择view菜单中的Help菜单项或选择Help菜单中的MATLAB Help菜单项可以打开帮助浏览器； （2）help命令：在命令窗口键入“help”命令可以列出帮助主题，键入“help 函数名”可以得到指定函数的在线帮助信息； （3）lookfor命令：在命令窗口键入“lookfor 关键词”可以搜索出一系列与给定关键词相关的命令和函数 （4）模糊查询：输入命令的前几个字母，然后按Tab键，就可以列出所有以这几个字母开始的命令和函数。 注意：lookfor和模糊查询查到的不是详细信息，通常还需要在确定了具体函数名称后用help命令显示详细信息。 3.Matlab常见的哪三种程序控制结构及包括的相应的语句？ 1.顺序结构：数据输入A=input(提示信息,选项) 数据输出disp(X) 数据输出fprintf(fid,format,variables) 暂停pause 或 pause(n) 2.选择结构： If语句： if expression （条件） statements1（语句组1） else statements2（语句组2） End Switch 语句： switch expression （表达式） case value1 （表达式1） statement1（语句组1） case value2 （表达式2） statement2（语句组2） ... ... case valuem （表达式m） statementm（语句组m） otherwise statement （语句组） end 3.循环结构： For循环： for variable=expression(循环变量) statement（循环体） end While循环： while expression （条件<循环判断语句>） statement（循环体） end 4.命令文件与函数文件的主要区别是什么？ 传热学习题答案 第一章 蓝色字体为注释部分 1-4、对于附图中所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间的热量交换方式有什么不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪种布置？ 答：图（a）的热量交换方式为导热（热传导），图（b）的热量交换方式为导热（热传导）及自然对流。应采用图(a)的方式来测定流体的导热系数。 解释：因为图(a)热面在上，由于密度不同，热流体朝上，冷流体朝下，冷热流体通过直接接触来交换热量，即导热；而图（b）热面在下，热流体密度小，朝上运动，与冷流体进行自然对流，当然也有导热。 因为图（a）中只有导热，测定的传热系数即为导热系数；而图（b）有导热和自然对流方式，测定的传热系数为复合传热系数。 1-6、一宇宙飞船的外形如附图所示，其中外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表面温度不同。试分析：飞船在太空中飞行时与外遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 答：可能与外遮光罩表面发生热交换的对象有两个：一个是外遮光罩表面与外太空进行辐射换热，另一个是外遮光罩表面与船体表面进行辐射换热。 解释：在太空中，只有可能发生热辐射，只要温度大于0K，两个物体就会发生辐射换热。 1-9、一砖墙的表面积为12m2, 厚260mm，平均导热系数为1.5W/(m.K)，设面向室内的表面温度为25℃，外表面温度为-5℃，试确定此砖墙向外界散失的热 量。 解：()()()12 = 1.5122550.26 2076.92W λδΦ-=? ?--=w w A t t 此砖墙向外界散失的热量为2076.92W 。 1-12、在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径d =14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流传热传给空气，试问此时的对流传热表面传热系数多大？ 解：此题为对流传热问题，换热面积为圆管外侧表面积，公式为： ()()πΦ=-=??-w f w f hA t t h dl t t ∴ ()() 2()8.53.140.0140.08692049.3325πΦ= ?-=???-=?w f h dl t t W m K 此时的对流传热表面传热系数49.3325W/(m 2.K) 1-18、宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 解：此题为辐射换热问题，公式为： ()()4412842 0.7 5.67102500155.04εσ-=-=???-=q T T W m 航天器单位表面上的换热量为155.04W/m 2。 《传热学》课程大作业 题目：____ 论传热学与飞行器制造工程的关系___________ 姓名：____ _ __________ 学号：_____ ________ 授课教师：_______ ___ _ ___ 哈尔滨工业大学 2015年5月4日 论传热学与飞行器制造工程的关系 摘要：本文主要介绍传热学的研究内容，研究简史，飞行器制造工程专业的研究内容与方向。其中重点介绍传热学对飞行器制造工程专业相关研究的影响。 关键词：传热学；飞行器制造工程 一传热学研究简史及研究内容 传热学是研究物体内部或物体与物体之间由温度差引起热量传递过程的学科。飞行器及其推进系统的发展提出了大量的传热学问题。传热的基本方式有导热、对流传热和辐射传热。传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等，都是典型的传热问题。 传热学作为学科形成于19世纪。在热对流方面，英国科学家牛顿于1701 年在估算烧红铁棒的温度时，提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式，不过它并没有揭示出对流换热的机理。 对流换热的真正发展是19世纪末叶以后的事情。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论和1915年努塞尔的因次分析，为从理论和实验上正确理解和定量研究对流换热奠定了基础。1929年，施密特指出了传质与传热的类同之处。 二飞行器制造工程研究内容 飞行器制造工程专业以一般机械制造工程为基础，广泛吸收各种先进技术和科学理论的成果，针对飞行器的特点研究各种制造方法的机理和应用，探求制造过程的规律，合理利用资源，经济而高效率地制造先进优质飞行器的一门技术科学。 本专业主要以机械设计制造为基础，涉及机械工程、电机工程、电子技术、计算机技术、材料科学、管理工程、控制工程和系统工程等许多科学技术领域。各种新结构、新元件、新材料、新工艺、新方法的应用，正在加速整个飞行器制造工程的发展。设计-结构-材料-工艺技术的最佳配合将是飞行器制造工程中的一个新趋向。 三传热学对飞行器制造工程的影响 本专业涉及到各类制造加工技术，普通加工中切削加工占大多数，加工工件哈工大2008-2009年春季学期传热学试题A
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