高等传热学简答.doc

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1、1.在求解不稳定导热物体的温度场时，如果这个物体的尺寸很小，并导热系数很大，求解过程可做何种简化？这种简化给求解带来什么方便？温度场是什么样子？答：由于该物体尺寸很小，导热系数很大的物体，故Bi<<1。可以采用集中参数法，即当固体内部的导热热阻小于其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，近似认为固体内部的温度t仅是时间τ的一元函数而与空间坐标无关，这种忽略物体内部导热热阻的简化方法称为集总参数法。通常，当毕奥数Bi<0.1时，采用集总参数法求解温度响应误差不大。这种计算方法可以有效的减少不稳定导热问题的计算量，方便工程上

2、计算不稳定导热问题。温度场的分布，该物体Bi<<1，外部热阻起到主导作用，因此内部温度趋向均匀。2.在温度场确定之后，热流密度场就唯一地被确定；反之，在热流密度场确定之后，温度场也唯一地被确定，这两种说法是否正确？说明原因。答：第一种说法正确。对于导热换热过程，根据傅里叶导热定律，热流密度是温度在某一方向上的梯度；对于对流换热过程，，热流密度正比与流体与壁面的温度差；对于辐射换热过程，。从上述三个式子可以看出，，c为介质物性参数，为温度变化函数。温度场确定后，就确定了，则热流密度q也被确定；但是反之，当热流密度q确定后，只呢

3、确定温度变化量，无法得到具体的温度场，所以确定的热流密度场不能得到唯一的温度场。3.运动粘度ν与紊流粘度εm有什么区别？运动粘度ν，也叫动量扩散系数，单位m2/s，是流体流动时层与层之间相互抵抗产生的；紊流粘度εm是一个为了研究紊流温度场中热量传递与流场阻力之间关系而引入的一个参数，与运动粘度具有相同量纲，是通过应用比拟理论后获得的动力学参数。运动粘度与流体本身状态有关，粘性的影响主要表现在速度梯度大的贴壁薄膜层里，是流体的物性参数；而湍流粘度则取决于流动中流体混合的强弱程度，与距壁面的地点有关，将在从湍流核心到层流底层的中

4、间过渡区——“缓冲层”里逐渐减小到层流底层时的零值。4.壁面上层流边界层的存在对求解对流换热有何意义？概要说明近似积分法求解平板层流边界层对流换热系数的步骤。边界层的状况对流动和换热具有决定性的作用，黏性流体流过物体表面时，紧挨壁面出将形成极薄的流动边界层，在这流动边界层里具有很大的速度梯度；当壁面和流体间有温度差时，则在紧挨壁面处会出现极薄的温度边界层，它同样具有很大的温度梯度。而完整的湍流换热微分方程尚不能分析求解，但根据边界层的特点，可以运用数量级分析的方法简化对流换热微分方程，即把边界层中量纲较小项忽略掉，简化多元偏

5、微分方程，得出对流换热边界层的一元常微分方程，进行分析求解。近似积分法步骤：1）假设一个边界层中的速度、温度分布多项式；2）根据边界条件确定多项式系数，得到具体温度分布函数；3）根据得到，带入边界层能量积分方程；4）球得对流换热系数h。5.紊流边界层存在时，能否得到对流换热系数的理论解，为什么？答：不能，紊流存在时，流体具有强烈的混合作用，目前还不能用数学公式来完全将其表征，目前采用的热量传递和动量传递相比拟的方法只能得到统计学上的结果，而无法得到理论解。6.测量管内气体温度时，为了减少测量误差，可在温度计的头部套上一个套管

6、，为什么？答：如果采用裸露在气流中的温度计直接测量气流温度，高温气体以对流方式将热量传给温度计，同时温度计又将以热辐射的方式把热量传递给温度较低的管壁。当对流换热量等于辐射换热量时，温度计的温度就不再变化，此温度为温度计的指示温度。该指示温度低于气体的真实温度，造成测量误差。使用套管后，温度计在遮罩套管的保护下，散热量减少，此时温度计测量的温度更接近气体的真实温度。7.采用温度计套管测量气体温度时，辐射和导热会引起测量误差，请提出测量精度的措施？答：1）采用导热系数小的材料做套管后，尽量增加套管高度，并减少套管的厚度，从而降

7、低套管顶端与根部间的到热量；2）强化套管与流体间的换热，从而降低套管顶端与气体温差；3）在测量段或气体容器外部进行保温处理和减少套管表面温度，从而降低套管与气体容器壁的辐射换热量；4）降低温度计探头与套管内壁的接触热阻，如果用导热油和水银等。1.如何节能，加强墙体保温2.如何提高换热（传热学261）用数量级分析法简化边界层的质量、动量和能量方程由边界层内流体的特点可知边界层很薄，其厚度δ与壁的定型尺寸l相比较较小β≪l，并且边界层内存在很大的速度梯度。如此可得如下基本量级关系：主流速度与温度U∞,t∞~O(1)壁面定性尺寸l

8、~O(1)边界层厚度δ~O(δ)δt~O(δ)下面在此基本数量级关系前提下简化质量、动量和能量方程1）质量方程数量级关系à可以推知2）动量方程x方向动量方程数量级关系为了保证等号两边数量级相等，则。同时从数量级上可以看出，故可忽略。y方向动量方程数量级关系对比x方向和y方向动量方程的数量级