马克思简答题答案解析.doc

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1、1》．图1为一扇形区域中的二维、稳态、无内热源的导热问题，其一侧平直表面维持均匀恒定温度的表面绝热，其余表面与温度为的环境换热，表面传热系数为，为用数值法确定区域中的温度分布，在径向和周向分别用定步长和划分计算区域，节点布置如图1所示。假定区域的物性参数已知且为常数，试用热平衡法建立节点1和7的离散方程（有限差分方程式）。（不要求整解：节1点1和7所代表单元的热平衡式依次为：节点1节点72》．试述数和数的区别。答：，数中的为流体的导热系数，为影响边界层厚度的几何尺寸。数中的为物体的导热系数，为固体壁(如壁厚等)的某一尺寸。数反映靠近壁面流体层的导热热阻与对流换热热阻的相对大小。数反映物

2、体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的相对大小。3》．试根据速度边界层和热边界层的概念，用量级分析的方法，从对流换热的能量微分方程导出二维稳态、常物性、不可压缩流体外掠平板层流边界层流动时的边界层能量微分方程。答：能量方程为边界层内、、为同一量级，即、、，而边界层则属于小的量级即、。于是有量级其中具有的量级应如下理解:等号两边应有相同的量级，如果不具有量级，则括号内产生一个很大量级的项。为使等号后面的量级为，故右端括号内两项相比显然，边界层能量微分方程为：4》．直径为、单位长度电阻为、发射率为的金属棒，初始时与温度为的环境处于热平衡状态，答：5》．饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可

3、控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加?为什么？答：不是，在自然对流区和核态沸腾区，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是增加的，因随的增加产生汽泡的核心数增加，汽泡对流体的扰动剧增，表面传热系数增加。当进一步提高时，进入过渡沸腾区。这时，由于的增加，在加热表面上形成一层汽膜，汽膜的导热系数较小，热阻增加，致使沸腾换热表面传热系数下降。再提高，进入稳定膜态沸腾区，加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高，辐射热量急剧增加，沸腾换热表面传热系数又随的增加而增加。6》．何谓漫-灰表面

4、？将实际表面视为漫-灰表面有何实际意义？答：漫射表面指服从兰贝特定律（定向辐射强度与方向无关的规律）的表面。灰体表面指光谱吸收比与波长无关的物体表面。漫-灰表面指具有漫辐射性质的灰体表面。漫-灰表面是一种理想表面，对其可直接应用基尔霍夫定律()，兰贝特定律()和斯忒藩-玻耳兹曼定律()等基本定律和角系数的概念进行辐射换热计算，而大多数工程材料的表面可近似作为漫-灰表面处理，这种简化处理却给辐射换热的分析与计算带来很大的方便。7》．空调和制冷用的冷却器，其管外装的肋片往往制成百叶窗式肋片，见图2。试问肋片做成这种形式的意义？答：空气流过平直肋片时，随着流程的增长，边界层会增厚，表面传热系

5、数会减小。将其做成百叶窗式，可使流体流经肋片的边界层破坏，使边界层减薄。同时，流体脱离百叶窗肋片后产生分离状扰动。这些均能强化传热。待解8．非周期性的加热或冷却过程可以分为哪两个阶段，它们各自有什么特征?初始状况阶段和正规状况阶段前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述。而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中的各个地方的温度随着时间的变化，此时的温度可以用初等函数加以描述（实际为无穷级数第一项）9．时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？同一种物体。导热过程中的时间常

6、数是不是不变的？答;时间常数是以非稳态导热问题定义出来的，它不仅取决于几何参数v/a，物理性质p,c还与10．写出对流换热过程中的无量纲准则Re数、Pr数、Pe数和Gr数的物理量组成，指出它们各自表示的物理意义？并指出Nu数与导热过程中产生的Bi数的差别？答：Re=ul/v惯性力与粘滞力之比的一种度量；Pr=u/a反映了流体中动量扩散能力与热量扩散能力的一种度量；Pe=u/a*ul/v;非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。Gr=gdvl3/v3浮升力与粘滞力之比的一种度量111．什么是热边界层？能量方程在热边界层中得到简化所必须满足的条件是什么？这样的简化有何好处？答：对流传热

7、中固体表面附近温度发生剧烈变化的这一薄层。1）要是等号前后的项有相同的数量级，热扩散率a必须有的数量级。2）12．什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关?什么是物体表面的吸收率，它与哪些因素相关?它们之间有什么区别?答：实际物体的辐射力E总小于筒温度下黑体的辐射力Eb，两者之比称为物体的发射率，（黑度），它仅取决于物体自身而与周围环境条件无关。物体投入辐射所吸收的百分数称为该物体的吸收率，用阿尔法表示，它取决于两方面因素，吸收物体自身的情况和投