传热学考研真题答案

传热学考研真题答案【篇一：中南大学传热学试题+答案】2011-- 2012 时间 120分钟传热学课程 32 学时 2 学分考试形式：开卷专业年级：机械 09级总分 100分，占总评成绩 70 %注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、填空（每空 1分，总计 20分）1. 传热的三种基本方式有热传导、热辐射、热对流。

2. 毕渥数是导热分析中的一个重要的无因次准则，它表征了固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比。

3. 对流换热过程的单值性条件有几何、物理、时间、边界四项。

4. 肋效率的定义为肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。

5. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22w／(m.k)，通过的热流密度是300w／m2，则该平壁的壁厚是 2.2m6. 从流动起因，对流换热可分为自然对流、强制对流。

7. 格拉晓夫准则的物理意义流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量；表达式gr＝g?v?tlc32。

8. 黑体是指反射率为0的物体，白体是指吸收率为0的物体。

9. 一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知两表面面积a1=0.5a2,角系数x1,2=0.6，则x2,1= 0.3 。

10. 角系数具有相对性、完整性、可加性的特性。

二、简答题（25分）1、简单归纳一下导热问题中常见的几类边界条件以及其定义。

（5分）解：导热问题主要有以下三类边界条件：（１）第一类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度分布，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。

（2）第二类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度梯度，即相当于给定边界上的热流密度，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。

（3）第三类边界条件:该条件是第一类和第二类边界条件的线性组合，常为给定系统边界面与流体间的换热系数和流体的温度，这两个量可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。

2、求解导热问题有哪三种基本方法，简述各自的求解过程及特点。

（6分）解：求解导热问题的三种基本方法是：(1) 理论分析法；(2) 数值计算法；(3) 实验法三种方法的基本求解过程有：(1) 所谓理论分析方法，就是在理论分析的基础上，直接对微分方程在给定的定解条件下进行积分，这样获得的解称之为分析解，或叫理论解；(2) 数值计算法，把原来在时间和空间连续的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，从而获得离散点上被求物理量的值；并称之为数值解；(3) 实验法就是在传热学基本理论的指导下，采用对所研究对象的传热过程所求量的方法三种方法的特点：分析法能获得所研究问题的精确解，可以为实验和数值计算提供比较依据；局限性很大，对复杂的问题无法求解；分析解具有普遍性，各种情况的影响清晰可见。

数值法在很大程度上弥补了分析法的缺点，适应性强，特别对于复杂问题更显其优越性；与实验法相比成本低。

实验法是传热学的基本研究方法，适应性不好；费用昂贵。

3、在对流传热理论中，什么是边界层？如何确定边界层的厚度？（8分）解：对流传热理论中，有两种边界层，分别是流动边界层和温度边界层。

当粘性流体流过物体表面时，会形成速度梯度很大的流动边界层；当壁面与流体间有温差时，也会产生温度梯度很大的温度边界层（或称热边界层）。

从 y = 0、u = 0 开始，u 随着 y 方向离壁面距离的增加而迅速增大；经过厚度为 ? 的薄层，u 接近主流速度 u?，把u/u?=0.99 处离壁的距离定义为流动边界层厚度；而对于温度界层，当温度随着y 方向离壁面距离的增加而迅速变化，当温度达到如下情况时y?0, ?w?t?tw?0y??t, ??t?tw?0.99??t即为边界层的厚度，且?与?t不一定相等。

4、夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉会不一样，请用传热学理论解释为什么；（6分）解：由于水的导热系数和空气的导热系数不一样，所以根据基本导热定律可知同等温差和相同的接触面积下，交换的热量是不一样的；另外从对流换热角度分析，水和空气的对流换热相关参数也不一样，对流换热效率也不一样。

所以人体表的散热情况会不一样，感觉也不一样。

三、计算题：（55分）解: 由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。

通过墙壁的热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为q?h1?h2tf1?tf2[25?(?10)]k100w/m210.15m15w(m2?k)1.5w(m?k)20wm2?k)2分根据牛顿冷却公式，对于内、外墙面与空气之间的对流换热q?h2?tw2?tf2?2分，同时有q?h1?tf1?tw1?2分所以有tw2?tf2?q115?c h22分tw1?tf1?q2分15ch12、在图3所示的有内热源的二维稳态导热区域中，一个界面绝热，一个界面等温温度为t0（含节点4），其余两个界面与温度为tf的流体对流换热，?、h均匀，内热源tf，试列出节点2、3、6、8、9、10的离散方程强度为?式。

（15分）解：节点2分节2分点3：2：t3?t2??y?t6?t2t1?t2??y?1x??x?y??0?x2x2y2；t2?t3??y?t7?t3t4?t3??y?1xx?y??0x2yx22；t2?t6t?tt?tt?tx?76y?105x?56y?x?y0?y?x?y?x节点6：；2分节2分点8：t4?t8??x?t7?t8t12?t8??x?1y?x?y??0y2xy22；节点9：2分节t5?t9??x?t10?t9??y?1??x?y?x?y?h?t9?tf??0y2x2422；点10：当t9?t10??y?t11?t10??y?t6?t101x??x?y???xh?h10?tf??0?x2x2y2； 2分xy以上诸式可简化为：节0.5分节0.5分点2：2t6?t1?t3?4t2??y20；点3：t2?2t7?t4?4t3?xy；节0.5分节0.5分点6：t7?t10?t5?t7?4t6??y20xy点8：t4?2t7?t12?4t8?；12h?y??h?y?t5?t10?2?t?21?t??y0f??92?节点9：0.5分节0.5分点10：h?y??h?y??22t6?t9?t11?2?t?22?t??y?f??100注：可以不经过上述过程直接写出方程；写对一个计2.5分，写错1个扣2.5分。

3、已知1.013?105pa,100?c的空气以v?100m/s的速度流过一块平板，平板温度为30摄氏度。

求离开平板前缘3cm处边界层上的法向速度、流动边界层及热边界层厚度、局部切应力和局部表面传热系数、平均阻力系数和平均表面传热系数。

（10分）【篇二：2010年华北电力大学824传热学考研专业课真题及答案】引起高度的重视，中公考研为大家整理了2010年华北电力大学824传热学考研专业课真题及答案，并且可以提供华北电力大学考研专业课辅导，希望更多考生能够在专业课上赢得高分，升入理想的院校。

华北电力大学824传热学2010年硕士研究生入学考试试题及答案历年试题精讲及答题技巧华北电力大学2010年硕士研究生入学考试初试试题以下为考试内容1、用边界层能量微分方程来推导出边界层能量积分方程答案：对于常物性不可压缩流体，忽略粘性耗散，二维边界层能量微分方程可表示为：tt2tuva2 xyy对于右图任一x截面做y?0到y??的积分：tt2tudy??v??a2 ⑴ ??x?y?y000t2tt0，2?0，则有 ?0，根据边界层的概念 y??t,t?t?,因为在该处xyyttttt2tu??v??a2 ⑵ ??x?y?y000t其中?v?vty0tt0vvtdy?v?tt?t⑶yy00t为了导出仅包括u的方程，把式⑶中的v项及v?t项通过连续方程进行转换?yuv0 xytttvuuv ⑷ ?ty?x?x000tttuu将式⑷代入式⑶得?vtt⑸yxx000t对式⑵中的扩散项积分t2ttady?a??y?y20ttt?ta()yt()y0a()y0⑹yyy将式⑸，⑹代入⑵得ttttuututta()y0⑺ x?x?x?y000将等号左端的三项可进一步简化为tttuttud(u?t)dy??(ut?ut)dyx?x?x?tdx000tut?ut?dytdta()y?0 导出得到边界层能量积分方程=??ut?utdy?ydx02、一堵南墙，室内温度为tf1，与内表面的换热系数h1，室外温度为tf2，与外表面的换热系数为h2，南墙外表面与太阳辐射热流密度为qs，墙表面可视为灰体，发射率为，天空及地面等效温度tsky，试求墙内部温度分布的数学模型。

答案：d2t02dx?dt?x?0,h(t1?tf1)?dx?x,dtqh(tt)(t4t4)s1f21skydx3、如图所示间距为h、温度分别为tw1和tw2的两块无限长平行平板，如果其充满粘性流体，下板静止，上板以速度u运动时，会引起流体的层流运动，已知流体的粘度为?，导热系数为?，忽略流体流动产生的粘性耗散热，试求其中流体的速度分布和温度分布。

（25分）答案：uu1dp2uuvv2xydxy⑴边界层型流体的动量守恒方程为：①本题库埃流为层流粘性流动，设流体为不可压缩流体，=0，??0，uxdp=0 dxd2u故①式可简化为：?0 ② 2dy两板距离为h，上板运动速度为u，下板固定边界条件为：y?0，u?0；y?h，u?u对②式进行积分两次得u?c1y?c2；代入边界层条件得 c2?0，c1?故速度分布为：u?uhuy htt2t⑵边界层型流体能量守恒方程为u?v?a2③xyy忽略粘性引起的机械能向内能的转换，故本题为层流粘性流动，故v?0，t0 xd2t故③式可以简化为：2?0 ④dy下板温度为tw1 ，上板温度为tw2，边界条件为：y?0，t?tw1；y?h，t?tw2 对④式进行两次积分得：t?c3y?c4，代入边界条件得c3?故温度分布为 t?tw2?tw1，c4?tw1 htw2?tw1y?tw1 h4、三角直肋，周围流体温度为tf，换热系数h，肋基温度为tw，等腰三角肋的集合参数为底长?，高为h，写出微分方程和定解条件。

答案：⑴导热微分方程x截面流入的热量 ?xa?x?dt dxx+dx截面流入的热量?x?dx??x?d?dt?axdx ??dx?dx?x hyxhy?x?ha?x??yl??l面的对流换热hpdx?t?t?? dx段的能量守恒d?dt?ax?hp?t?t???0??dx?dx?x对三角形直肋：a?xlp?2?l?y??2l令：??t?t?hd2?1d??2hh0式中：??；上式为修正的贝塞尔方程，其解为 x??dx2xdxai?2ai02?x?bk02?xx因x?0时，k;x?0处温度是有限值,可得b?0⑵边界条件x?h,0?t0?t?a?i02?h⑶温度分布关系式i2?x?0i02h⑷肋片散入外界的全部热流量因di0i1，在x?h时：d?i12h?d??a?x???l?2h???0i02?h?dx?x?h5、在管道中充分发展的换热区域?(tw?t)x?0，无论tw或tb均可认为是轴线tw?tb方向坐标x的函数，但上述无量纲温度却与x无关，试从对流换热表面传热系数的定义出发，以圆管内流动与换热为例，证明充分发展换热区常物性流体的局部表面传热系数也与x无关。