高等傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題(帶答案)精選

1、 / 14word.高等傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題 簡(jiǎn)述求解導(dǎo)熱問(wèn)題的各種方法和傅立葉定律的適用條件。答：導(dǎo)熱問(wèn)題的分類(lèi)及求解方法：按照不同的導(dǎo) 熱現(xiàn)象和類(lèi)型，有不同的求解方法。求解導(dǎo) 熱問(wèn)題，主要應(yīng)用于 工程之中， 一般以方便，實(shí)用為原則，能簡(jiǎn)化盡量簡(jiǎn)化。直 接 求 解 導(dǎo) 熱 微 分 方 程 是 很 復(fù) 雜 的 ， 按 考 慮 系 統(tǒng) 的 空 間 維 數(shù) 分 ， 有 0維 ， 1維 ， 2維 和 3維 導(dǎo) 熱 問(wèn) 題 。 一 般 維 數(shù) 越 低 ， 求 解 越 簡(jiǎn) 單 。 常 見(jiàn) 把 高 維 問(wèn) 題 轉(zhuǎn) 化 為 低 維 問(wèn) 題 求 解 。 有 穩(wěn) 態(tài) 導(dǎo)熱和非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱比穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱多一個(gè)時(shí)間維，

2、求解難度增加。有時(shí)在穩(wěn)態(tài)解的 基礎(chǔ)上分析非穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)，稱之為準(zhǔn)靜態(tài)解，可有效地降低求解難度。根據(jù)研究對(duì)象的幾何形 狀，又可建立不同坐標(biāo)系，分平壁，球，柱，管等問(wèn)題，以適應(yīng)不同的對(duì)象。不論如何，求解導(dǎo)熱微分方程主要依靠三大方法：甲 理論法乙 試驗(yàn)法丙 綜合理論和試驗(yàn)法理論法：借助數(shù)學(xué)、邏輯等手段，根據(jù)物理規(guī)律，找出答案。它又分：分析法；以數(shù)學(xué)分析為基礎(chǔ)，通過(guò)符號(hào)和數(shù)值運(yùn)算，得到結(jié)果。方法有：分離變量法， 積 分 變 換 法 （ Lapl ace 變 換 ， Four i er 變 換 ）， 熱 源 函 數(shù) 法 ， Gr een 函 數(shù) 法 ， 變 分 法 ， 積 分 方 程法等等，數(shù)理方程中有介紹

3、。近似分析法：積分方程法，相似分析法，變分法等。分析法的優(yōu)點(diǎn)是理論嚴(yán)謹(jǐn)，結(jié)論可靠，省錢(qián)省力，結(jié)論通用性好，便于分析和應(yīng)用。缺 點(diǎn)是可求解的對(duì)象不多，大部分要求幾何形狀規(guī)則，邊界條件簡(jiǎn)單，線性問(wèn)題。有的解結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，應(yīng)用有難度，對(duì)人員專業(yè)水平要求高。數(shù)值法：是當(dāng)前發(fā) 展的主流，發(fā)展了大 量的商業(yè)軟件 。方 法有：有限差分法 ，有限元法， 邊界元法，直接模擬法，離散化法，蒙特卡羅法，格子氣法等，大大擴(kuò)展了導(dǎo)熱微分方程的 實(shí)用范圍，不受形狀等限制，省錢(qián)省力，在依靠計(jì)算機(jī)條件下，計(jì)算速度和計(jì)算質(zhì)量、范圍 不斷提高，有無(wú)窮的發(fā)展?jié)摿?，能求解部分非線性問(wèn)題。缺點(diǎn)是結(jié)果可靠性差，對(duì)使用人員 要求高，有的結(jié)果

4、不直觀，所求結(jié)果通用性差。比擬法：有熱電模擬，光模擬等試驗(yàn)法：在許多情況下，理論并不能解決問(wèn)題，或不能完全解決問(wèn)題，或不能完美解決 問(wèn)題，必須通過(guò)試驗(yàn)。試驗(yàn)的可靠性高，結(jié)果直觀，問(wèn)題的針對(duì)性強(qiáng)，可以發(fā)掘理論沒(méi)有涉 及的新規(guī)律?？梢云鸬綑z驗(yàn)理論分析和數(shù)值計(jì)算結(jié)果的作用。理論越是高度發(fā)展，試驗(yàn)法的 作用就越強(qiáng)。理論永遠(yuǎn)代替不了試驗(yàn)。但試驗(yàn)耗時(shí)費(fèi)力，絕大多數(shù)要求較高的財(cái)力和投入， 在理論可以解決問(wèn)題的地方，應(yīng)盡量用理論方法。試驗(yàn)法也有各種類(lèi)型：如探索性試驗(yàn)，驗(yàn) 證性試驗(yàn)，比擬性試驗(yàn)等等。綜合法：用理論指導(dǎo)試驗(yàn)，以試驗(yàn)促進(jìn)理論，是科學(xué)研究常用的方法。如浙大提出計(jì)算 機(jī)輔助試驗(yàn)法（CAT）就是其中之一。

5、傅立葉定律的適用條件：它 可 適 用 于 穩(wěn) 態(tài) 、 非 穩(wěn) 態(tài) ， 變 導(dǎo) 熱 系 數(shù) ， 各 向 同 性 ， 多 維 空 間 ， 連續(xù)光滑介質(zhì)，氣、液、固三相的導(dǎo)熱問(wèn)題。定性地分析固體導(dǎo)熱系數(shù)和溫度變化的關(guān)系什么是直肋的最佳形狀與已知形狀后的最佳尺寸？答： 什么叫做 “好” ？給定傳熱量下要求具有最小體積或最小質(zhì)量或給定體積(質(zhì)量)下要求具有最大傳熱量。(對(duì)偶優(yōu)化問(wèn)題)Schmidt 假定： 如要得到在給定傳熱量下要求具有最小體積或最小質(zhì)量的肋的形狀和尺寸，肋片任一導(dǎo)熱截面的熱流密度都應(yīng)相等。1928 年， Schmidt 等提出了一維肋片換熱優(yōu)化理論：設(shè)導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)，沿肋高的溫度分布應(yīng)

6、為一條直線。Duffin 應(yīng)用變分法證明了Schmidt 假定。 Wikins3 指出只有在導(dǎo)熱系數(shù)和換熱系數(shù)為常數(shù)時(shí)，肋片的溫度分布才是線性的。Liu 和 Wikins4 等人還得到了有內(nèi)熱源及輻射換熱時(shí)優(yōu)化解。長(zhǎng)期以來(lái)肋片的優(yōu)化問(wèn)題受到理論和應(yīng)用兩方面的重視。對(duì)稱直肋最優(yōu)型線和尺寸的無(wú)量綱表達(dá)式分析：假定一維肋片，導(dǎo)熱系數(shù)和換熱系數(shù)為常數(shù)，我們有對(duì)稱直肋微分方程(忽略曲線弧度)：yd2 0 /dx 2+(dy/dx)d 0 /dx- 0 h/ Z=0由Schmidt假定，對(duì)任意截面 x： d 0 /dx = q/入=const當(dāng)入為常量時(shí)，溫度線性分布：0 =Cix+C2, x=H, 0

7、= 0 0 = cH+q設(shè)導(dǎo)熱面為矩形，將溫度解代入微分方程得優(yōu)化肋的型線方程：ci(dy/dx)-h/A(c ix+C2)=0y=h/ X0.5x 2+C2x/c i+C4)=(0.5x 2+C3x+C4)h/ 入這是一條拋物線。如果該線滿足：x=0， y=0 x=H, y= 6 /2C4=0, C3 = C2/C 1 =( 6 hH2)/2H, 0 o=CiH+q( S Z/h - H2)/2H , c=2H。o/( 6 ”h+H2)特別地若C3=0, S/H=hH/卜y=0.5x 2h/入 =0.5 8 (x/H) 2相當(dāng)與n=8時(shí)的型線，即凹拋物 線形狀的直肋最省材料。此時(shí)有：C2=0

8、, Ci= 0 o/Ho整理得：2y/ 8 = (x/H) 2這條拋物線的幾何意義是肋各點(diǎn)的的導(dǎo)熱截面比，物理意義是 肋各點(diǎn)的的導(dǎo)熱截面的熱流量比。同時(shí)可以求出：(mH)2=2Y f = 0.53.4 最佳直肋尺寸問(wèn)題：給定肋形狀y=f(x) 及體積或質(zhì)量后，如何確定肋厚或肋高？或肋高是否越大越好？答案：在選取的S, H上，肋的傳熱量達(dá)到最大？數(shù)學(xué)模型為 d/dH=0 V (或 qm) =CAH= const對(duì)矩形等截面肋, 絕熱邊界條件：d/dH=d(入 Am。0th(mH)/dH= d( 入 VhU/(CH) 0.5 0 0th(ChU/(入V) 0.5H1.5)/dH=(入 VhU/C)

9、0.5/H(ChU/(入 V) 0.5Hsech2(ChU/(入V) 0.5 Hbl-OaH -0.5 th(ChU/(入 V) 0.5m5=0(ChU/(入 V)0.5 Hsech2(ChU/(入 V) 0.5 H1.5)-0.5H -0.5 th(ChU/(入 V) 0.5m5 = 0mHsech2mH-0.5thmH=0解得：mH=1.419對(duì)凹拋物線肋，同樣可得：mH=1.414對(duì)三角型肋，可得：mH=1.309.評(píng)述確定非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱屬于“薄”與“厚”的判據(jù)。薄壁，也稱為海壁物體，姥人們從傳熱學(xué)用度對(duì)實(shí)際物體的一一種抽象,它的基本意義是：在 一定條件下，把物體內(nèi)各處不I可的值度值看成為同

10、一T值.也就是在第一時(shí)刻*僅用一個(gè)超度 值即代表整個(gè)物悴的溫度，成者說(shuō)，物體內(nèi)的溫度-爆時(shí)同坐笳的函數(shù)，而不果空間坐海的函 氐面租上所需的酎間。為物體的熱獷散率,文獻(xiàn)21的分析指出：對(duì)于形加平板,西柱體和球速 一類(lèi)的物體.期果時(shí)港則滯足F列條件八喳了儂】卻則均體中各成間溫度的僵差小于或等于5%,這里的偏差是指在任何時(shí)刻、捌體內(nèi)景大很差與 整個(gè)最大溫差之比,.以徵97所示的大平板為例,初始辿度為公放人溫度為心的施體中，剛kKGtkq 晦LTW.t)壬l ,皈(0. lAf中的M是指與物體幾何形狀有關(guān)的無(wú)證引數(shù)，對(duì)于無(wú)限大平板期=I，對(duì)于無(wú) 限長(zhǎng)圓柱羽=:，對(duì)于球.如果防.EQ，1M,則該物體可作

11、為落壁物體*文獻(xiàn)用認(rèn)為如果長(zhǎng)程咐輛足下列條件國(guó)11叫物體可原看作薄壁物體*此處的畢溷準(zhǔn)附加對(duì)于壁厚為益的無(wú)限大平板，曲=對(duì)于半徑 %化的無(wú)限長(zhǎng)圜柱或明版實(shí)際上I與以45 1網(wǎng)臺(tái)又是相同的.文獻(xiàn)打融構(gòu)缽戛T樂(lè)F)曠作了較W細(xì)由IS M由IS M可以當(dāng)&鬻猾小時(shí)，無(wú) 的債數(shù)妥幺小,甚不應(yīng)粕其視為薜堡將 體:承干一定的改城.城際段由小到 大,劭體格由摩向海過(guò)度出事實(shí)說(shuō)明 心鋤單欣切帕戕賽獨(dú)過(guò)代K一度燈間 與環(huán)境傳熱加物體內(nèi)制的急度由子前 勻,這一點(diǎn)無(wú)疑是止的處對(duì)于一定的 %機(jī)制川數(shù)的增加勃44由界向啻 過(guò)渡的一端與雌JU世足卷小就 為成薄望物體的條竹不相一致二曲J時(shí)物體晶薄書(shū)壽is這一準(zhǔn)蚓昨不是 我

12、格的雨為它忽路了時(shí)司效應(yīng)也即招路伸里 此浦也的翁喻.細(xì)旦以一塊厚度為笈晴無(wú)限犬平 板為帆里標(biāo)的鼠電也在利L屏瓦t南美為M 突修就平板置于溫度為L(zhǎng)的旗體中域UI當(dāng) 平板內(nèi),大溫差與平強(qiáng)岐大S3升之比小于或等千 S輛葡軻微鞋物體國(guó)77r-：Qi鼠機(jī)T) 1b4福Hit值也可以確定為柒或總厚壁物體是幡對(duì)于上節(jié)的博贊物悻而言的.此時(shí)版】河，或期uQML必須 A采用分析(或效慎)解法，求出物體內(nèi)的意度分布.用“薄”壁方法分析用熱電偶測(cè)量流體溫度如何提高精確度。答：用熱電偶等測(cè)量燃?xì)鉁囟葴囟?，可以看成是薄壁系統(tǒng)。在低馬赫數(shù)條件下， 可用下面方程進(jìn)行描述：出44VC hA(tf t)0A(tw 273.16

13、) (t 273.16)d在壁面溫度比燃?xì)鉁囟鹊偷枚鄷r(shí)，上式中壁面輻射熱量可以忽略不計(jì)。我們VC dt 044加 上 tf t0(t 273.16)4 (tw 273.16)4)整理成：hA d htf ttMtR動(dòng)態(tài)誤差輻射誤差減小動(dòng)態(tài)誤差的方法：減小密度，體積和比熱容，增加燃?xì)夂蜏y(cè)溫元件間的換熱系數(shù)和感溫元件的 換熱面積。即減小系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)。減小輻射誤差的方法：減小系統(tǒng)黑度（測(cè)溫元件表面涂黑度小的材料，元件 和低溫壁面之間加遮熱罩，增加輻射熱阻，調(diào)整位置減小角系數(shù)） ，增加換熱系 數(shù)，提高壁面溫度。設(shè)計(jì)新形式，修正誤差，如測(cè)出時(shí)間常數(shù)和溫度變化曲線，即可算出動(dòng)態(tài)誤.采用密度和比熱容較小的熱

14、電偶材料.采用細(xì)直徑熱電偶.盡可能增加熱電偶插入被測(cè)氣流的長(zhǎng)度.將金屬材料的熱電偶接點(diǎn)上鍍上黑度較小的金屬膜.采用遮熱罩.采用抽氣熱電偶.半無(wú)限大固體表面溫度周期性波動(dòng)時(shí)，說(shuō)明其溫度傳播的衰減性及延遲性。 答：如果壁面上為周期性溫度變化：2 tw ta B cos()其穩(wěn)態(tài)解為:t ta Bexo( x )cos(2x -)aT T . aTx / aT2 /T振幅衰減，其衰減系數(shù)：exp（ xJ）, aj, TJ衰減快。 aTx / aT2 /T相位延遲，延遲相位角：xJ,延遲時(shí)間： I aT溫度波傳播速度：u - x 20.5x .T/ a溫度波周期T不變。推進(jìn)波波長(zhǎng)：xJ / aT ,1

15、7 / aT 2 ,l 2，aT uT穿透深度：l0J / aT 1.65,l0 1.6/-aT 0.8l.固體表面輻射率有那幾種？說(shuō)明其相互關(guān)系。答：（1）輻射率（黑度，發(fā)射率）定向輻射率：Directional半球輻射率：Hemispherical單色（頻譜）輻射率：Spectral全色輻射率：Total（2）黑體表面的輻射強(qiáng)度 （Intensity）及輻射力（Emissive Power）（賈書(shū)P221227,符號(hào)不同）DT I:IbTad2QbDS I:IbTa,cos d dA d3QbEb Ta40 T AEb TaDTE:EbDT I:IbTad2QbDS I:IbTa,cos

16、d dA d3QbEb Ta40 T AEb TaDTE:EbTa,cos dd2QbdAdDSE:EbTa,dAd3QIbTA cosm2SrHTE:Eb丁dQbI A dAdAdIb Ta,0 Eb TA,cos0 1bW-2Tm SrTa,SrWm3SrIb TaHSE:Eb Ta,d2Eb Ta,d2Qb dAdEb Ta,Ib Ta,cosIbTa注意：去掉下標(biāo)b,注意：去掉下標(biāo)b,第一個(gè)等式就成了非黑體的輻射強(qiáng)度和輻射力的定義, 分和積分之間的關(guān)系）（3）非黑體的輻射率（黑度，發(fā)射率）之間的關(guān)系：請(qǐng)注意相關(guān)關(guān)系（微3.1 DS:E Ta,d3.1 DS:E Ta,d3QI Ta,E

17、bTa,IbTa,3.2 HS:Eb Ta,I Eb Ta,I Ta,Ibcos dI b cos dIbcos d3.3 DT:ETa, ,0 E TA, , , d 0 I TA, , d I 01bd4Eb TA, ,0 Eb TA, , , dI bI b0TAEbEbd Ta0Ta5dF Ta其中：F Ta為黑體輻射函數(shù)，見(jiàn)楊世銘第三版P2463.4 HT:目0ET目0ETA, d dEb0EbTA, d d0 Ebd d Ebd0TA40TA4cos d.角系數(shù)相對(duì)性成立的前提條件是什么？答：角系數(shù)：有兩個(gè)表面，編號(hào)為1和2 ,其間充滿透明介質(zhì)，則表面1對(duì) 表面2的角系數(shù) X1,2

18、是：表面1直接投射到表面2上的能量，占表面1 輻射能量的百分比。即1:11:1同理，也可以定義表面 2對(duì)表面1的角系數(shù)。從這個(gè)概念我們可以得出角系數(shù) 的應(yīng)用是有一定限制條件的，即漫射面、等溫、物性均勻(2)微元面對(duì)微元面的角系數(shù)(3)微元面對(duì)面的角系數(shù)(4)面對(duì)面的角系數(shù)角系數(shù)的相對(duì)性討論：第一類(lèi)角系數(shù)一一兩微元間的角系數(shù):同理,顯然,dFdAdAjI i cos i cos jdAjr2 li cos id即漫射面時(shí)，dFdA dAif也為漫射面時(shí),cos 同理,顯然,dFdAdAjI i cos i cos jdAjr2 li cos id即漫射面時(shí)，dFdA dAif也為漫射面時(shí),cos

19、 i cos jdAjdFdAjdAicos i cos jdA2r當(dāng)兩個(gè)微元面都為漫射面時(shí)，有相對(duì)性:dAdFdAi dAjdAjdFdAj第二類(lèi)角系數(shù)一一微元與有限面間的角系數(shù)：cos i cos jdAidAjdAidFdA2li cos i cos jdAj / rAjIi cos id idFAjdAia I j cos j cos idAjdAi /I j cosAj jjd jdAj即漫射面,dF dAi Acos i cosAjij/r2 dAj同理，當(dāng)I jdF AijdAidA Acos j cos2羋/rdF AijdAidA Acos j cos2羋/r2Aj顯然，當(dāng)一

20、個(gè)微元面為漫射體，另一個(gè)面也為漫射面且均勻分布時(shí)，有相對(duì)性： 兩個(gè)面均為漫射面，且有限表面的漫反射強(qiáng)度與面無(wú)關(guān)為常數(shù)即該表面溫度均勻、 均勻有效輻射12dAdFdAi Aj AjdFAj dAi -dAi A cos j cos idAj/r第三類(lèi)角系數(shù)一一有限面間的角系數(shù):fa a, ，2A A I i cos i cos jdAidAj / rA li cos id idAAi2cos i cos jdAdAj /r當(dāng)Ii f即漫射面且均勻分布時(shí)，F(xiàn)A A jAi同理，當(dāng)Ij f即也為漫射面且均勻分布時(shí)，2 cos i cos jdAdAj/r TOC o 1-5 h z Aj ajjA

21、AiA顯然，當(dāng)一個(gè)為漫射面且均勻分布，另一個(gè)面也為漫射面且均勻分布時(shí)，兩個(gè)面均為漫射面，且兩表面的漫反射強(qiáng)度與面無(wú)關(guān)為常數(shù)即該表面溫度均勻、有效輻射均勻。有相對(duì)性：12AFAi Aj Aj FAj Ai Aj Acos i cos jdAdAj/r.強(qiáng)化表面輻射的方法有哪些？友面,化腹表網(wǎng)化如趟跳舸以弓虐期就獻(xiàn)曲 融口慚輸給出不錢(qián)楣板表也用不同方也處盡心依舞4F金跺面也齦睚著祠厚 置的化%但當(dāng)敏化般尊度小子小慍陽(yáng)時(shí)，它 率舉上是透明除因此氧化衰甘表料席射率沒(méi)有 歷機(jī)低厚度再一加用就不同用1 為弗睡看時(shí)郵而百醺由憎糠礎(chǔ)射 串的能響也逐漸甯虬實(shí)其結(jié)艮哀表網(wǎng)化如趟跳舸以弓虐期就獻(xiàn)曲 融口慚輸給出不錢(qián)

22、楣板表也用不同方也處盡應(yīng)用光譜選擇性羯射表面及物體(1)增加固體表面輻射率：包括增加固體表面粗糙度、使表面粗糙化；以及金 屬表面氧化、形成表面氧化膜。(2)應(yīng)用光譜選擇性輻射表面及物性：利用某些對(duì)短波和長(zhǎng)波具有迥異的表面 輻射率的材料，可以制造出所需的各種光譜選擇性表面，以達(dá)到熱控制的目的，(例如有的材料對(duì)短波有較高的吸收率，但對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射率低，則可減少輻射 散熱損失)。(3)利用涂層：有多種紅外涂料都能有效的提高表面發(fā)射率。(4)改變兩表面的位置以增加角系數(shù)，強(qiáng)化表面發(fā)射率，優(yōu)先改變對(duì)換熱影響 大的一面。(5)添加固體顆粒：在溫度比較高的氣流中加入粒度適當(dāng)?shù)墓腆w顆粒，一方面 使氣流的比熱容

23、上升，增加了氣體的擾動(dòng)，使它與固體壁面的對(duì)流換熱加強(qiáng)；另 一方面固體顆粒有較強(qiáng)的輻射能力。a/.增加對(duì)入射輻射的吸收比(黑度)開(kāi)窄槽，黑體效應(yīng)涂覆對(duì)入射輻射的吸收比大的材料b/.減少本體輻射的輻射率涂覆選擇性涂層c/.增加角系數(shù)減小輻射面間距離調(diào)整輻射面間的角度 d/.增加輻射面間溫差 e/.增加輻射面積.燃用氣、液、固體燃料時(shí)火焰輻射特性。答：氣體：二氧化碳、水蒸氣、二氧化硫、甲烷和一氧化碳等三原子、多原子以 及結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的雙原子氣體具有相當(dāng)大的輻射本領(lǐng)。氣體中各種粒子的能量變化源自分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化，分子內(nèi)原子振動(dòng)能級(jí)的變化，電子軌道的改變以及原 子核排列的改變等。對(duì)應(yīng)于這類(lèi)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的輻射

24、光譜是分立的譜線。因此，氣體 輻射對(duì)波長(zhǎng)有強(qiáng)烈的選擇性，它只在某些波長(zhǎng)段內(nèi)有輻射能力，相應(yīng)的也只在同 樣的博長(zhǎng)短內(nèi)才有吸收能力，通常把這種有輻射能力的波長(zhǎng)段成為光譜或光帶（例如二氧化碳主要有 6個(gè)波長(zhǎng)的光帶）。氣體的吸收輻射光譜是不連續(xù)的；氣 體的吸收輻射是在整個(gè)容積中進(jìn)行。液體：燃燒液體燃料時(shí)為發(fā)光火焰，減弱系 數(shù)是三原子氣體和炭黑減弱系數(shù)之和。固體：在煤粉火焰中有輻射能力的物質(zhì)是三原子氣體、灰粒、焦炭粒子和炭黑粒 子，最重要的是前三者。.試述強(qiáng)化氣體輻射的各種方法。答：固體粒子對(duì)氣體輻射換熱強(qiáng)化：在氣流中摻雜固體顆粒不僅可以增加流體的 熱容量，而且微粒在邊界層的活動(dòng)可以減少氣體流動(dòng)粘性底層

25、的厚度，因此可以 提高氣流對(duì)于避免的換熱系數(shù)。此外，在高溫下氣流沖刷壁面時(shí)，輻射換熱占有 重要地位，摻雜的固體顆粒可以增加氣體的輻射能力和吸收能力。輻射板對(duì)氣體輻射換熱的強(qiáng)化：在高溫設(shè)備的內(nèi)通道中，插入輻射板以加強(qiáng)氣體 與壁面間輻射換熱。輻射板通過(guò)對(duì)流換熱從氣體中得到熱量，然后輻射板以輻射 的方式向壁面發(fā)射熱量，從而對(duì)壁面的熱流密度增加了。利用多孔固體強(qiáng)化輻射換熱：多孔體如同輻射板一樣，基于固體輻射能力大于氣體這一事實(shí)而強(qiáng)化輻射換熱。高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)多孔體時(shí)， 多孔體被加熱，溫度升高因此被加熱的多孔體對(duì)它前面的煙氣進(jìn)行輻射換熱，使多孔體前的煙氣溫度升 高，而經(jīng)過(guò)多孔體后的煙氣因?yàn)閷?duì)多孔體的放熱而降

26、低了氣體溫度，因此減少了 排氣中的燃值，即減少了高溫?zé)煔馀c壁面的換熱損失，因此，加強(qiáng)了氣體輻射換 熱。.固體表面反射率有哪幾種？答：3,反對(duì)辜反射率比細(xì)射率或啜收率亞條得窸.囚為反射率或被反射加能量不僅解決于投射的方向 而旦與反別的力的有美.反能率可分為單色反射率與總反射率兩大類(lèi),每一類(lèi)又可以告分為四種，詳述如下單色發(fā)射率町分為UUS 定向一是向單色反射率d/A.中/也）PH5 定向一半球單色反時(shí)率 a，HDS 半坤 定向單色應(yīng)利事也門(mén)科，痔）HH冬癢一半球單也反射率a in急幅射潮可分為DOT 定向一定向總反射率 4%久人5ET 定向一半對(duì)建反射率（MH）J心斗舟t一定向舄反射率” H1IT

27、 半球一半球總反射率P囹表出T投射的力可為工梟笫*反射的方向?yàn)閮?nèi)血兒.說(shuō)明相似理論在對(duì)流換熱分析中的應(yīng)用。答：以外掠等溫平壁層流流動(dòng)為例：l外獐平壁層雅潴渤的相假解門(mén)）伸出、畦了前述的，常物性、不可原縮.蓋奔、漉怦無(wú)內(nèi)熱猊漉體速度不大不計(jì)體祖 力，二維汨制層流溫油等以撲外版的是等溫T啜也就是7A品再嚓=。陶A。）謔）邊界層分方程組.外掠平壁時(shí)的質(zhì)量方程、初fife方程及能域方程為加 s 己工日廿加 s 己工日廿選動(dòng)用方程能及方程 U邊界條件為當(dāng)y = Q時(shí)仲=當(dāng)7=4時(shí)* JJ =*爐/動(dòng)量方程的求解邊界層厚度d的涯組他進(jìn)對(duì)連埃方應(yīng)及動(dòng)量方程中也每一項(xiàng)進(jìn)行數(shù)越級(jí)分析，可用 到邊界層厚度小為國(guó)小

28、似變過(guò)2c卷.是一個(gè)開(kāi)亟綱坐標(biāo)，也可以表示為尸川!，式中衛(wèi)為常軌、可鼠假定或LV 底或上步底，現(xiàn)取質(zhì)量及動(dòng)世方程的解即速度分布右下述分析中選用即為Mar J t FJdd=j * (可，改耳邊界層微分方程期 已知豈二意._ 即U-L -TT ，流函數(shù)學(xué)用無(wú)母綱流函數(shù);表示,可推懵引入沆函數(shù)g它可以去示為一三一r二一 *可悔F=|如獎(jiǎng)jg）d4 JF，式中八號(hào)）一g5）dn-從而可用/（*） j;* *從物理重義上避，5）為無(wú)的期統(tǒng)畫(huà)蚣n在下列分析中 C他寫(xiě)為一 f-Jr=黑=/5）一: /小戶動(dòng)量微分方程可以改寫(xiě)為(525)f 尸+2h。 邊界條件為(525)號(hào)=。（原才=。），?二。（鄴0）

29、 但F尸0 （原Q）葉=g 1原#kg） P 1 （即-二】）廿41式（5-25）為一個(gè)非線性常微分方程如儂注邀他超得到f,f ,f相似變換過(guò)程的不同形式會(huì)得到不同的微分方程形式，但最終的解都是一樣的。（。能量方程的求解。從叁量方程求出速度分布廣等、后，即可求解俅量方程。能量 方程篷一個(gè)線注偏微分方程，均需變換為常微分方程然后再求解 熊鞋方程的無(wú)量綱化 引入無(wú)量維坐慌L尋J盤(pán)及無(wú)盤(pán)掰溫盅冉以冷刁區(qū)iil二J=三上更 F. K JT.C5-11C)027：C5-11C)027：在無(wú)鎮(zhèn)細(xì)化以后的能st方程為產(chǎn)+4加了升（6一a這是一個(gè)線性常微分方程邊界條件為 TOC o 1-5 h z 耳=。 W

30、= 1 ；引=00= 口肥量電程的求解 椅隗隨力雙茯分二次求出外再沿號(hào)求號(hào),可砰當(dāng)Mr-0,6-1* S時(shí)-（冬）1=廣七3切”3 28曲 J昌號(hào)壯工忖町對(duì)流換熱系數(shù)明 一寧管可改為“f卻噂CmRV3年展力雨 * 0. 3315-NK對(duì)蟋個(gè)平壁求平均橫熱系數(shù)燈及A%可得“hx0. GG，丹，仙上壬（5“3c當(dāng)Kr數(shù)15時(shí)2也* 中速度分布F 作為純性分不，F(xiàn)）J=JFHhG豆32邛f5）rQ. 337職12代人臨昆方* ,可得/n,=0. 33Fr+Mrti/fr tYCO- Q5時(shí).如法4,孔中速度分布可作為均勻分#y工9，言=1/可辯.簡(jiǎn)述對(duì)流換熱問(wèn)題的各種求解方法。.試述凹陷形空穴強(qiáng)化沸

31、騰傳熱的原理。（2）凹陷形鞍化空穴上述方法對(duì)于液體潤(rùn)濕硅很遇、接觸埼方很小時(shí),程以見(jiàn)/此時(shí)可以采用凹陷形幡化空 穴，如圖8-20所示.圖中列出了半椎肅=6b、85t W時(shí)三種情況,對(duì)于這些模化空穴，液氣界面的曲塞半吊ft可掩下式(8 ia)(8 ia)謝n上* *卜*一 .箝崎V ；嫉時(shí).即網(wǎng)濕性強(qiáng)的流體*網(wǎng) 十 號(hào).當(dāng) 墨一中時(shí)，即瀾溫件花的旗幃.取 一號(hào). 再所豁的麻伴試禁用毗用與式f 8- t門(mén) 相M的計(jì)算用式一丁 一 3 一工 與 Ffr jf當(dāng)學(xué)受一單即潤(rùn)顯性般的液體%十號(hào)n當(dāng) 彳 ,甘I .即弼能性型的檀體,曲 號(hào)，凹陷形稱也空人馬四等制悔住上久比娥,曲湍容同達(dá)到望定址趙氏為父要接

32、械角大十用R-Jfi 為仲不M的型的犍出空穴此再劃也物施的盥才4 中刑不是號(hào)士人特別地圉K wcg 所示的回臨您核化空穴.即當(dāng)；（9（r）后,圮成攻 體的澗得陛如何核出空穴永遠(yuǎn)植檢定的、速就地雙重凹陷微牝室穴*這種方法不但可以用于 有利于形成氣化核心，強(qiáng)化沸騰。.試述通道內(nèi)層流流動(dòng)時(shí)強(qiáng)化對(duì)流換熱的各種方法。.試述通道內(nèi)紊流流動(dòng)時(shí)強(qiáng)化對(duì)流換熱的各種方法。.層流流動(dòng)時(shí)，不同通道截面形式（A, B）在2出Ns、Nm、fA、fB時(shí)比較其換熱及流動(dòng)性能。高等傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題（2010）.有內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱有什么特點(diǎn)，你能舉例說(shuō)明嗎？ 有內(nèi)熱源及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，其導(dǎo)熱微分方程為A上式稱為泊松打程式.試簡(jiǎn)述非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

33、的特點(diǎn)，試分析物體形狀對(duì)溫度變化率的影響規(guī)律。答：由式1 2 2,得：dt/d qA/ VC Ch叫升溫速度。由此式可以清楚地看到形狀和 密度對(duì)升溫速度的影響。CH q/C A/ VRk 1平壁V / A R/2 = R/k k 2圓柱R/3k 3球CH q/C k/ R在R相同時(shí)，球的升溫速度最快，是厚為2R平壁的3倍，平壁最慢。因?yàn)槲矬w體積都是有限的，令La A1/2和Lv V1/3, E LA/LV叫形狀參數(shù)A E2V2/3, V/A Lv/E2,得：2Ch q/C E / Lv在體積相同時(shí)，平壁具有最大的形狀參數(shù)，升溫速度最快，球有最小的形狀參數(shù)，升溫 速度最慢，與上面的結(jié)論完全相反，

34、但兩個(gè)結(jié)論是對(duì)的。3.試述網(wǎng)絡(luò)法求解輻射換熱的原理和適用條件。對(duì)流部分思考題(1)簡(jiǎn)述對(duì)流換熱問(wèn)題的各種求解方法。(2)能量方程的五種表達(dá)形式；邊界層微分方程的特點(diǎn)和前提 條件。答：理解能量方程的5種形式Energy conservation eq: Rate of creation of energy =0a. Eular and Lagrange views:E: fixed volume system: E=W+Qcond+Qonv+Qad+QL: fixed mass system: E-Q conv =W+Qond +Qrad+QE (e dxdydz), e e (u2 v2 w2

35、)/2單位時(shí)間內(nèi)C.V內(nèi)能量的增加?？偰?熱力學(xué)能。Qconv Qcond QradQQconv Qcond QradQs?( Ve )dxdydz單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)對(duì)流進(jìn)入 C.V內(nèi)的凈能量。? qdxdydz?( t)dxdydz單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)熱進(jìn)入 C.V內(nèi)的凈能量。q rad dxdydz單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)輻射進(jìn)入 qsdxdydz單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)內(nèi)熱源進(jìn)入C.V內(nèi)的凈能量。C.V內(nèi)的凈能量。W:單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外作功。b.總能形式的能量方程:W=W/+WodyWsur(udxdydzD222v w( ?q qr qs)dxdydz Wgy)dxdydz P ?VdxdydzWOdy：b.總能形式

36、的能量方程:W=W/+WodyWsur(udxdydzD222v w( ?q qr qs)dxdydz Wgy)dxdydz P ?VdxdydzWOdy：如重力功:耗散函數(shù)：Wbody機(jī)械功，gvdxdydz壓縮功，耗散功叫)2 v 22(一)2yw 2( 一 )2z(- y-)2xuw 2()2zx22-(?V)2c.總能形式的能量方程:Dedxdydz?q qr qs)dxdydz Wd.熱力學(xué)能形式的能量方程:DeD?q qrqsP ?Ve.烙形式的能量方程:DiD?q qrDeD?q qrqsP ?Ve.烙形式的能量方程:DiD?q qrqsi=e+P/ pDPf.定壓比熱形式的能量

37、方程:DTCpr?q qr qsDPT 一D一)p 體脹系數(shù)Tg.定容比熱形式的能量方程:CvDT?q qr qsT(g.定容比熱形式的能量方程:CvDT?q qr qsT()?V前提：邊界層對(duì)流換熱微分方程組Rt, S/S, 2D,Newtonians fluid,()=0 oAssumptions(8 個(gè))B.L.PDE:Incompressible, Constantproperty, Force,qr=0, qs=0,incompressibleConstant properties No S. qr2-Ds/sno viscous dissipationNewtonian fluidForced convection （ no body force or neglected ）（3）相似原理理論求解對(duì)流換熱問(wèn)題的原理、步驟及應(yīng)用。答：原理：利用物理模型，建立數(shù)學(xué)模型