傳熱學(xué)考研真題答案

1、傳熱學(xué)考研真題答案+答案】2011-2012時(shí)間120分鐘傳熱學(xué)課程32學(xué)時(shí)2學(xué)分考試形式：開卷專業(yè)年級：機(jī)械09級總分100分，占總評成績70%注：此頁不作答題紙，請將答案寫在答題紙上一、填空（每空1分，總計(jì)20分）1.傳熱的三種基本方式有熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對流。2.畢渥數(shù)是導(dǎo)熱分析中的一個(gè)重要的無因次準(zhǔn)則，它表征了固體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與界面上換熱熱阻之比。3.對流換熱過程的單值性條件有幾何、物理、時(shí)間、邊界四項(xiàng)。4.肋效率的定義為肋片實(shí)際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。5. 已知某一導(dǎo)熱平壁的兩側(cè)壁面溫差是30，材料的導(dǎo)熱系數(shù)是22w（m.k），通過的熱流密度是300w/m2,則該平壁的壁厚是

2、2.2m6. 從流動起因，對流換熱可分為自然對流、強(qiáng)制對流。7. 格拉曉夫準(zhǔn)則的物理意義流體流動時(shí)浮升力與粘滯力之比的無量綱量；表達(dá)式gr=g?v?tlc32。8. 黑體是指反射率為0的物體，白體是指吸收率為0的物體。9.一個(gè)由兩個(gè)表面所構(gòu)成的封閉系統(tǒng)中，若已知兩表面面積a1=0.5a2,角系數(shù)x1,2=0.6，則x2,1=0.3。10. 角系數(shù)具有相對性、完整性、可加性的特性。二、簡答題（25分）1 、簡單歸納一下導(dǎo)熱問題中常見的幾類邊界條件以及其定義。（5分）解：導(dǎo)熱問題主要有以下三類邊界條件：（1）第一類邊界條件：該條件是給定系統(tǒng)邊界上的溫度分布，它可以是時(shí)間和空間的函數(shù)，也可以為給定不

3、變的常數(shù)值。（2）第二類邊界條件:該條件是給定系統(tǒng)邊界上的溫度梯度，即相當(dāng)于給定邊界上的熱流密度，它可以是時(shí)間和空間的函數(shù)，也可以為給定不變的常數(shù)值。（3）第三類邊界條件:該條件是第一類和第二類邊界條件的線性組合，常為給定系統(tǒng)邊界面與流體間的換熱系數(shù)和流體的溫度，這兩個(gè)量可以是時(shí)間和空間的函數(shù)，也可以為給定不變的常數(shù)值。2 、求解導(dǎo)熱問題有哪三種基本方法，簡述各自的求解過程及特點(diǎn)。(6分)解：求解導(dǎo)熱問題的三種基本方法是：(1)理論分析法；(2)數(shù)值計(jì)算法；(3)實(shí)驗(yàn)法三種方法的基本求解過程有：(1)所謂理論分析方法，就是在理論分析的基礎(chǔ)上，直接對微分方程在給定的定解條件下進(jìn)行積分，這樣獲得的

4、解稱之為分析解，或叫理論解；(2)數(shù)值計(jì)算法，把原來在時(shí)間和空間連續(xù)的物理量的場，用有限個(gè)離散點(diǎn)上的值的集合來代替，通過求解按一定方法建立起來的關(guān)于這些值的代數(shù)方程，從而獲得離散點(diǎn)上被求物理量的值；并稱之為數(shù)值解；(3)實(shí)驗(yàn)法就是在傳熱學(xué)基本理論的指導(dǎo)下，采用對所研究對象的傳熱過程所求量的方法三種方法的特點(diǎn)：分析法能獲得所研究問題的精確解，可以為實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算提供比較依據(jù)；局限性很大，對復(fù)雜的問題無法求解；分析解具有普遍性，各種情況的影響清晰可見。數(shù)值法在很大程度上彌補(bǔ)了分析法的缺點(diǎn)，適應(yīng)性強(qiáng)，特別對于復(fù)雜問題更顯其優(yōu)越性；與實(shí)驗(yàn)法相比成本低。實(shí)驗(yàn)法是傳熱學(xué)的基本研究方法，適應(yīng)性不好；費(fèi)用昂貴

5、。3、在對流傳熱理論中，什么是邊界層？如何確定邊界層的厚度？(8分)解：對流傳熱理論中，有兩種邊界層，分別是流動邊界層和溫度邊界層。當(dāng)粘性流體流過物體表面時(shí)，會形成速度梯度很大的流動邊界層；當(dāng)壁面與流體間有溫差時(shí)，也會產(chǎn)生溫度梯度很大的溫度邊界層(或稱熱邊界層)。從y=0、u=0開始，u隨著y方向離壁面距離的增加而迅速增大；經(jīng)過厚度為?的薄層，u接近主流速度u?，把u/u?=0.99處離壁的距離定義為流動邊界層厚度；而對于溫度界層，當(dāng)溫度隨著y方向離壁面距離的增加而迅速變化，當(dāng)溫度達(dá)到如下情況時(shí)y?0,?w?t?tw?0y?t,?t?tw?0.99?t即為邊界層的厚度，且?與?t不一定相等。4

6、、夏天人在同樣溫度(如：25度)的空氣和水中的感覺會不一樣，請用傳熱學(xué)理論解釋為什么；(6分)解：由于水的導(dǎo)熱系數(shù)和空氣的導(dǎo)熱系數(shù)不一樣，所以根據(jù)基本導(dǎo)熱定律可知同等溫差和相同的接觸面積下，交換的熱量是不一樣的；另外從對流換熱角度分析，水和空氣的對流換熱相關(guān)參數(shù)也不一樣，對流換熱效率也不一樣。所以人體表的散熱情況會不一樣，感覺也不一樣。三、計(jì)算題：(55分)解:由給定條件可知，這是一個(gè)穩(wěn)態(tài)傳熱過程。通過墻壁的熱流密度，即單位面積墻壁的散熱損失為q?h1?h2tf1?tf225?(?10)k?100w/m210.15m1?5w(m2?k)1.5w(m?k)20wm2?k)2分根據(jù)牛頓冷卻公式，對

7、于內(nèi)、外墻面與空氣之間的對流換熱q?h2?tw2?tf2?2分，同時(shí)有q?h1?tf1?tw1?2分所以有tw2?tf2?q1?15?ch22分tw1?tf1?q2分1?5?ch12 、在圖3所示的有內(nèi)熱源的二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱區(qū)域中，一個(gè)界面絕熱，一個(gè)界面等溫溫度為t0(含節(jié)點(diǎn)4),其余兩個(gè)界面與溫度為tf的流體對流換熱，?、h均勻，內(nèi)熱源tf?，試列出節(jié)點(diǎn)2、3、6、8、9、10的離散方程強(qiáng)度為?式。(15分)解：節(jié)點(diǎn)2分節(jié)2分點(diǎn)3：2：t3?t2?y?t6?t2t1?t2?y?1?x?x?y?0?x?2?x?2?y2；?t2?t3?y?t7?t3t4?t3?y?1?x?x?y?0?x?2?y?x

8、?2?2；t2?t6t?tt?tt?t?x?76?y?105?x?56?y?x?y?0?y?x?y?x節(jié)點(diǎn)6：；?2分節(jié)2分點(diǎn)8t4?t8?x?t7?t8t12?t8?x?1?y?x?y?0?y?2?x?y?2?2節(jié)點(diǎn)9：2分節(jié)t5?t9?x?t10?t9?y?1?x?y?x?y?h?t9?tf?0?y?2?x?2?422?；點(diǎn)10：?當(dāng)t9?t10?y?t11?t10?y?t6?t101?x?x?y?xh?h10?tf?0?x?2?x?2?y2；2分?x?y以上諸式可簡化為：節(jié)0.5分節(jié)0.5分點(diǎn)2：?2t6?t1?t3?4t2?y2?0?；點(diǎn)3：t2?2t7?t4?4t3?x?y?0；節(jié)0

9、.5分節(jié)0.5分點(diǎn)6：八、一?t7?t10?t5?t7?4t6?y2?0?x?y?點(diǎn)8：t4?2t7?t12?4t8?0；12?h?y?h?y?t5?t10?2?t?21?t?y?0f?9?2?節(jié)點(diǎn)9：0.5分節(jié)0.5分點(diǎn)10：h?y?h?y?2?2t6?t9?t11?2?t?22?t?y?f?10?0?注：可以不經(jīng)過上述過程直接寫出方程；寫對一個(gè)計(jì)2.5分，寫錯(cuò)1個(gè)扣2.5分。3、已知1.013?105pa,100?c的空氣以v?100m/s的速度流過一塊平板，平板溫度為30攝氏度。求離開平板前緣3cm處邊界層上的法向速度、流動邊界層及熱邊界層厚度、局部切應(yīng)力和局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、平均阻力系數(shù)

10、和平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。（10分）【篇二：2010年華北電力大學(xué)824傳熱學(xué)考研專業(yè)課真題及答案】引起高度的重視，中公考研為大家整理了2010年華北電力大學(xué)824傳熱學(xué)考研專業(yè)課真題及答案，并且可以提供華北電力大學(xué)考研專業(yè)課輔導(dǎo)，希望更多考生能夠在專業(yè)課上贏得高分，升入理想的院校。華北電力大學(xué)824傳熱學(xué)2010年碩士研究生入學(xué)考試試題及答案歷年試題精講及答題技巧華北電力大學(xué)2010年碩士研究生入學(xué)考試初試試題以下為考試內(nèi)容1 、用邊界層能量微分方程來推導(dǎo)出邊界層能量積分方程答案：對于常物性不可壓縮流體，忽略粘性耗散，二維邊界層能量微分方程可表示為：?t?t?2tu?v?a2?x?y?y對于右圖任

11、一x截面做y?0到y(tǒng)?的積分：?t?t?2tudy?v?a2?x?y?y000?t?2t?t?0，2?0，則有?0，根據(jù)邊界層的概念y?t,t?t?,因?yàn)樵谠撎?x?y?y?ttt?t?t?2tu?v?a2?x?y?y000?t其中?v?vt?y0?t?t0t?v?v?tdy?v?tt?t?y?y00?t?為了導(dǎo)出僅包括u的方程，把式中的?v項(xiàng)及v?t項(xiàng)通過連續(xù)方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換?y?u?v?0?x?y?ttt?v?u?u?v?t?y?x?x000?tt?t?u?u將式代入式得?v?t?t?y?x?x000?t?對式中的擴(kuò)散項(xiàng)積分?t?2t?tady?a?y?y20?t?t?t?t?a?()y?t?

12、()y?0?a()y?0?y?y?y?將式，代入得?ttt?t?u?u?tu?t?t?a()y?0?x?x?x?y000?將等號左端的三項(xiàng)可進(jìn)一步簡化為?ttt?ut?t?u?d(u?t)dy?(ut?ut)dy?x?x?x?tdx000?t?ut?ut?dy?tdta()y?0導(dǎo)出得到邊界層能量積分方程=?ut?utdy?ydx?02 、一堵南墻，室內(nèi)溫度為tf1，與內(nèi)表面的換熱系數(shù)h1，室外溫度為tf2,與外表面的換熱系數(shù)為h2,南墻外表面與太陽輻射熱流密度為qs，墻表面可視為灰體，發(fā)射率為?，天空及地面等效溫度tsky，試求墻內(nèi)部溫度分布的數(shù)學(xué)模型。答案：?d2t?0?2dx?dt?x?

13、0,?h(t1?tf1)?dx?x?,?dt?q?h(t?t)?(t4?t4)s1f21sky?dx?3 、如圖所示間距為h、溫度分別為tw1和tw2的兩塊無限長平行平板，如果其充滿粘性流體，下板靜止，上板以速度u運(yùn)動時(shí)，會引起流體的層流運(yùn)動，已知流體的粘度為導(dǎo)熱系數(shù)為?，忽略流體流動產(chǎn)生的粘性耗散熱，試求其中流體的速度分布和溫度分布。(25分)答案：?u?u1dp?2uu?v?v2?x?y?dx?y(1)邊界層型流體的動量守恒方程為：本題庫埃流為層流粘性流動，設(shè)流體為不可壓縮流體，=0，?0，?u?xdp=0dxd2u故式可簡化為：?02dy兩板距離為h,上板運(yùn)動速度為u,下板固定邊界條件為

14、：y?0,u?0；y?h，u?u對式進(jìn)行積分兩次得u?c1y?c2；代入邊界層條件得c2?0，c1?故速度分布為：u?uhuyh?t?t?2t邊界層型流體能量守恒方程為u?v?a2?x?y?y忽略粘性引起的機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)換，故本題為層流粘性流動，故v?0，?t?0?xd2t故式可以簡化為：2?0dy下板溫度為tw1，上板溫度為tw2，邊界條件為：y?0，t?tw1；y?h，t?tw2對式進(jìn)行兩次積分得：t?c3y?c4，代入邊界條件得c3?故溫度分布為t?tw2?tw1，c4?tw1htw2?tw1y?tw1h4、三角直肋，周圍流體溫度為tf,換熱系數(shù)h,肋基溫度為tw,等腰三角肋的集合參數(shù)

15、為底長？，高為h,寫出微分方程和定解條件。答案：導(dǎo)熱微分方程x截面流入的熱量?x?a?x?dtdxx+dx截面流入的熱量?x?dx?x?d?dt?axdx?dx?dx?xhyxhy?x?ha?x?yl?l面的對流換熱hpdx?t?t?dx段的能量守恒d?dt?ax?hp?t?t?0?dx?dx?x對三角形直肋：a?x?lp?2?l?y?2l令：?t?t?hd2?1d?2hh?0式中：?；上式為修正的貝塞爾方程，其解為x?dx2xdx?ai?2?ai02?x?bk02?x?x?因x?0時(shí)，k?;x?0處溫度是有限值,可得b?0邊界條件x?h,?0?t0?t?a?0i02?h溫度分布關(guān)系式i2?x

16、?0?0i02?h?肋片散入外界的全部熱流量因di0?i1?，在x?h時(shí)：d?i12h?d?a?x?l?2h?0i02?h?dx?x?h?5 、在管道中充分發(fā)展的換熱區(qū)域?(tw?t)x?0，無論tw或tb均可認(rèn)為是軸線tw?tb方向坐標(biāo)x的函數(shù)，但上述無量綱溫度卻與x無關(guān)，試從對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的定義出發(fā)，以圓管內(nèi)流動與換熱為例，證明充分發(fā)展換熱區(qū)常物性流體的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)也與x無關(guān)。答案：由題意知，在充分發(fā)展區(qū)?(tw?t)x?0tw?tb可知?tw?tt?t?f(r)只與r有關(guān)，即?wtw?tbtw?tb?t?xr?r?f?(r)?常數(shù)，其中r為管道的半徑tw?tb?即d?drr?r

17、于是h(x)?t?r?tw?tb)?常數(shù)，即管內(nèi)充分換熱區(qū)常物性流體的局部r?r?表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與x無關(guān)。6 、漫射表面角系數(shù)具有哪些性質(zhì)？有一正方體空腔內(nèi)表面均具有完全漫射的性質(zhì)，已知其互相正對的二個(gè)表面的輻射角系數(shù)為0.2，試問兩個(gè)相鄰表面的輻射角系數(shù)是多少？答案：漫射表面角系數(shù)有三個(gè)性質(zhì)：(1)角系數(shù)的相對性(互換性)：a1x1，2?a2x2，1這一性質(zhì)也可以通過兩個(gè)黑體表面間的輻射換熱而獲得。(2)角系數(shù)的完整性：對于n個(gè)表面包圍并形成一個(gè)封閉腔，那么根據(jù)角系數(shù)的定義，?xj?1n1,j?1表面1為凸表面或平面x1,1?0；表面1為凹表面x1,1?0（3）角系數(shù)的可加性（分解性）：設(shè)表面

18、2由2a和2b兩部分組成，則x1,2?x1,2a?x1,2b【篇三：2011年華北電力大學(xué)824傳熱學(xué)考研專業(yè)課真題及答案】引起高度的重視，中公考研為大家整理了2011年華北電力大學(xué)824傳熱學(xué)考研專業(yè)課真題及答案，并且可以提供華北電力大學(xué)考研專業(yè)課輔導(dǎo)，希望更多考生能夠在專業(yè)課上贏得高分，升入理想的院校。華北電力大學(xué)824傳熱學(xué)2011年碩士研究生入學(xué)考試試題及答案歷年試題精講及答題技巧華北電力大學(xué)2011年碩士研究生入學(xué)考試初試試題以下為考試內(nèi)容1 、“相似”和“比擬”是傳熱學(xué)中常用的兩種研究方法，試舉例說明兩種方法的異同。答案：相似原理指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究仍然是解決復(fù)雜對流換熱問題的可靠方法

19、。根據(jù)物理現(xiàn)象相似的定義和性質(zhì)，可以得出物理現(xiàn)象相似必須滿足3個(gè)條件：1）同類現(xiàn)象2）單值性條件相似3）同名已定特征數(shù)相等。兩個(gè)常物性、不可壓縮牛頓流體外掠等壁溫平板的對流換熱現(xiàn)象相似，努塞爾數(shù)nu、雷諾數(shù)re、普朗特?cái)?shù)pr分別相等。相似原理回答了進(jìn)行對流換熱實(shí)驗(yàn)研究所必須解決的3個(gè)主要問題：如何安排試驗(yàn)；怎樣整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；實(shí)驗(yàn)結(jié)果的適用性。比擬是指通過研究動量傳遞和熱量傳遞的共性或類似特性，以建立起表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與阻力系數(shù)之間的關(guān)系的方法。應(yīng)用比擬法，可通過比較容易用實(shí)驗(yàn)測定的阻力系數(shù)來獲得相應(yīng)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)運(yùn)算公式。2 、簡述韋恩位移定律，并以此分析為何煉鋼時(shí)鋼錠的顏色由暗紅色變成白色。如何

20、利用韋恩位移定律測量物體的溫度。答案：韋恩位移定律?mt?2.8976?10m?k?2.9?10m?k，此式表達(dá)的波長?m與溫度t成反比的規(guī)律。?mt為固定的值，當(dāng)鋼錠的溫度越來越高時(shí)，?m就越來越低，此時(shí)鋼錠的顏色有暗紅色變成白色，當(dāng)測量溫度是，可以測量鋼錠發(fā)出的光的波長利用韋恩位移定律求解出。?3?3中公考研，讓考研變得簡單！更多資料，請關(guān)注中公考研網(wǎng)3、試判斷，以上逆流換熱過程中兩流體溫度沿程變化的畫法是否正確？為什么？(圖中縱坐標(biāo)代表溫度，橫坐標(biāo)代表流程)答案：設(shè)換熱器一側(cè)流體的熱容量為qmcp，在該側(cè)流體的進(jìn)口和出口處分別取微元面積da1，da2，并令da1?da2?da。由傳熱方程

21、式知：大溫差與小溫差側(cè)流體間的換熱量分別為：d?1?kda?tmax，d?2?kda?tmin，顯然d?1?d?2由熱平衡知：d?1?qmcpdt1，d?2?qmcpdt2，進(jìn)而知dt1?dt2，因dt1、dt2分別為該側(cè)流體進(jìn)出口相同面積上得溫度變化，故可知該流體大溫差側(cè)的溫度變化率應(yīng)大于小溫差側(cè)的溫度變化率，即溫度曲線上，大溫差側(cè)的溫度變化率應(yīng)大于小溫差側(cè)的溫度變化率，即溫度曲線上，大溫差側(cè)的斜率應(yīng)大于小溫差側(cè)。由此分析知：(a)、(d)兩圖畫法錯(cuò)誤，(b)、(c)兩圖畫法正確。其中，(b)圖熱流體熱容量小于冷流體，而(c)圖則相反。4、已知600a的電流通過一根直徑為5mm的不銹鋼電纜，

22、電纜的單位長度電阻率為06?10?4m，電纜外面包裹有一層導(dǎo)熱系數(shù)為0.5w(m?c)的絕緣層，該電纜置于25的大氣環(huán)境中，外表面與周圍環(huán)境之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為25w(m?c)。問絕緣層多厚時(shí)其內(nèi)表面溫度最低？并求此時(shí)內(nèi)表面溫度。答案：取長為1m的電纜作為研究對象，忽略電纜與絕緣層間的接觸熱阻，當(dāng)絕緣層外徑為臨界熱絕緣直徑時(shí)，其內(nèi)表面溫度最低。20中公考研，讓考研變得簡單！更多資料，請關(guān)注中公考研網(wǎng)臨界熱絕緣直徑dcr?此時(shí)，絕緣層厚度?2?2?0.5?0.04m?40mmh0251?dcr?di?1(40?5)?17.5mm22根據(jù)串聯(lián)熱阻疊加原則：?i2r?ti?tf?ln(dcr/di)

23、1?tf導(dǎo)得：ti?i2r?ln(dcrdi)1h0a0?2?l?2?lh0a0代入數(shù)據(jù)得到內(nèi)表面溫度為：1?ln(40/5)?ti?6002?6?10?4?25?236.8?3?2?3.14?0.525?3.14?40?10?5、長30cm的銅桿，兩端分別固定地連接在平壁上，一端壁溫保持200，另一端壁溫保持90.空氣橫向掠過銅桿，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)維持17w(m?c)，桿的直徑12mm，空氣溫度38，銅桿的導(dǎo)熱系數(shù)?386w(m?c)。求銅桿散給空氣的凈熱損失是多少？20答案：該問題為一維穩(wěn)態(tài)、常物性、有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱問題。?d2t?0微分方程為2?dx取長為dx的微元體為研究對象，其截面積周長為

24、p截面積為ac?則內(nèi)熱源?hpdx?t?tfacdx?hp(t?tf)acd2thp(t?tf)代入式得：2?acdxd2?hp2?m，則式化為：2?m2?設(shè)t?tf?，?acdx?c2emx中公考研，讓考研變得簡單！更多資料，請關(guān)注中公考研網(wǎng)解得到其通解?c1e?mx?x?0,?1?t1?tf?200?38?162c邊界條件?0?x?0.3,?2?t2?tf?90?38?52cm?hp?ac17?3.14?0.012?3.831386?3.14?0.01224將邊界條件及m值代入得：c1?161.77，c2?0.23故?161.77e?3.83x?0.23e3.83xx銅桿散給空氣得凈熱損失?h?pdx?18.56w?6、如圖所示間距為h、溫度分別為tw1和tw2的兩塊無限長平行平板，如果其充滿粘性流體，下板靜止，上板以速度u運(yùn)動時(shí)，會引起流體的層流運(yùn)動，已知流體的粘度為?，導(dǎo)熱系數(shù)為?，忽略流體流動產(chǎn)生的粘性耗散熱，試求其中流