西交-数值传热学习题1-7
数值传热学仅限考试使用
一、名词解释1热流量：单位时间内所传递的热量2热流密度：单位传热面上的热流量3导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子) 的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。
4对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。
5辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。
同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。
这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。
6总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。
7对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K) 。
对流传热系数表示对流传热能力的大小。
8辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K) 。
辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
9复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K) 。
复合传热系数表示复合传热能力的大小。
10总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。
数值上表示传热温差为1K 时，单位传热面积在单位时间内的传热量。
1温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。
一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。
2等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面（或线）。
3温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。
4热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1K／m的温度梯度作用下产生的热流密度。
热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。
5导温系数：材料传播温度变化能力大小的指标。
西交《传热学》在线作业
西交《传热学》在线作业物性参数为常数的一圆柱导线，通过的电流均匀发热，导线与空气间的表面传热系数为定值，建立导线的导热微分方程采用（）。
A:柱坐标下一维无内热源的不稳态导热微分热方程B:柱坐标下一维无内热源的稳态导热微分热方程C:柱坐标下一维有内热源的不稳态导热微分热方程D:柱坐标下一维有内热源的稳态导热微分热方程答案：D下列工质的普朗特数最小的是( )A:水B:空气C:液态金属D:变压器油答案：C流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均表面传热系数与后排管子平均表面传热系数相比，第一排管子的平均表面传热系数（）。
A:最小B:最大C:与其他各排相同D:不确定答案：A采用蒸汽和电加热器对水进行加热，下列说法正确的是（）。
A:采用蒸汽对水进行加热易使容器烧毁B:采用电加热器对水进行加热易使容器烧毁C:采用蒸汽和电加热器对水进行加热，使容器烧毁的可能性一样D:采用蒸汽和电加热器对水进行加热，都不会使容器烧毁的答案：B炉墙内壁到外壁的热传递过程为（）。
A:热对流B:复合换热C:对流换热D:导热答案：D在条件下，热边界层厚度与流动边界层厚度是相等的。
A:Pr<1B:Pr>1C:Pr=1D:不确定答案：C常物性流体管内受迫流动，沿管长流体的平均温度，在常热流边界条件下呈（）变化，在常壁温边界条件下呈（）规律变化。
A:对数曲线，对数曲线B:对数曲线，线性C:线性，线性D:线性，对数曲线答案：D第一类边界条件下，常物性稳态导热大平壁，其温度分布与导热系数无关的条件是（）。
数值传热学作业-第二章
第二章2-1 【解】：在此题中，给x方向和y方向的区域宽度XL和YL均赋值60，取步长为1，左侧第一个界面取为i=2，最后一个界面为i=L1=60；同理，底部第一个界面取为j=2，最后一个界面为j=M1=60，X(i)为x方向节点的位置，各控制容积的界面位置)POWER, i=2, 3, … , L1，故：按如下方程确定：XF(i)=(XL)(i−2L1−2所编程序代码如下：j=1:60power=input('输入数字');for i=2:1:60X(i)=60*((i-2)/58)^powerplot(X(i),j,'*b')hold onend（1）取power=1.5，网格沿x方向逐渐变稀，所得网格如下图1所示。
图1（2）取power=1，网格沿x方向均匀分布，所得网格如下图2所示。
图2（3）取power=0.5，网格沿x方向逐渐变密，所得网格如下图3所示。
图32-2、2-3 【解】守恒形式如下：u ðuðx=12ð（u2）ðx=ηð2uðy2方程两端积分如下：∫∫∫12ð（u2）ðxsn dtdxdywe =∫∫∫ηð2uðy2sndtdxdywet+Δttt+Δtt所以∫∫12(u w2−u e2)dtdy we =∫∫η[(ðuðy)n−(ðuðy)s]dtdxwet+Δttt+Δtt对流项：取为阶梯式，则：∫∫12(u w2−u e2)dtdywe =12[(u2)e t−(u2)w t]∆t∆yt+Δt t扩散项： 取为阶梯式，则∫∫η[(ðu ðy )n −(ðu ðy )s ]dtdx wet+Δtt=η[(ðu ðy )n t −(ðu ðy )s t]∆t∆xu 随x,y 分段线性变化，则u e2=u E 2−u P 22, u e 2=u W 2−u P22(ðu ðy )n t =u N 2−u P 2(δy )n ,(ðu ðy )n t =u P 2−u S 2(δy )n因为 (δy )n=(δy )n =∆y所以：u E 2−u W24η∆x=u N t −2u P 2+u St (∆y )22-7【解】将2,i T 、3,i T 及4,i T 对点()1,i 作Taylor 展开，有：()()()()Λ+∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂+=!4!3!24443332221,2,y yT y y T y y T y y T T T i i （2-7-1）()()()()Λ+∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂+=!42!32!2224443332221,3,y yT y y T y y T y y T T T i i （2-7-2）()()()()Λ+∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂+=!43!33!2334443332221,4,y yT y y T y y T y y T T T i i （2-7-3）（2-7-1）×18 +（2-7-2）×（-9）+（2-7-3）×2 得：i,1i,2i,3i,4y 011T 18T 9T 2T Ty6y=-+-∂=-∂∆ （2-7-4）由0=∂∂-=y B yT q λ，将式（2-7-4）代入得；B i,1i,2i,3i,46yq 1T 18T 9T 2T 11λ∆⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭（2-7-5）2-9解：另点2对点1做泰勒展开，有p(2,n)=p(1,n)+ðpðx |1,n∆x+ð2pðx2|1,n∆x22!….另点3对点1做泰勒展开，有p(3,n)=p(1,n)+ðpðx |1,n2∆x+ð2pðx2|1,n（2∆x）22!….将第一式乘4减去第二式，则存在下式ðp ðx |1,n=4p2−p3−3p12∆x，O（∆x2）则此式为二阶精度的边界节点1上的压力梯度表示式.。
15春西交《传热学(高起专)》在线作业 答案
西交《传热学（高起专）》在线作业
一、单选题（共40 道试题，共80 分。
）
1. 1
A.
B.
C.
D.
正确答案：A
2. 单纯的导热发生在中。
A. 气体
B. 液体
C. 固体
D. 以上三种物体
正确答案：C
3. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响?()。
A. 雷诺数
B. 雷利数
C. 普朗特数
D. 努谢尔特数
正确答案：C
4. 下列哪种物质中不可能产生热对流（）
A. 空气
B. 水
C. 油
D. 钢板
正确答案：D
5. 稳态导热是指（）。
A. 温度不随时间变化
B. 温度不随空间位置变化
C. 温度在各点值相等
D. 温度不随时间和空间位置变化
正确答案：A
6. 由辐射物体表面因素产生的热阻称为（）
A. 导热热阻
B. 对流热阻
C. 表面热阻。
传热学 西交大考试题库及答案
单选题1、()是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。
2、不稳态导热采用有限差分方法求解温度场,关于差分方程,下列说法错误的是()。
3、常物性流体管內受迫流动,沿管长流体的平均温度,在常热流边界条件下呈()变化,在常壁温边界条件下呈()规律变化。
4、单纯的导热发生在()中。
5、单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的()6、当导热过程在两个直接接触的固体表面之间迸行,为了减少接触热阻,下列做法错误的是()7、当通过回体壁面传热时,采用加肋增强传热,说法正确的是()。
8、冬天时节,棉被经过白天晾晒,晚上人盖着感觉暖和,是因为()。
9、管内受迫对流换热,当管内流速增加一倍时,表面传热系数增加比例最大的是()10、绝大多数情况卜强制对流时的对流换热系数()自然对流。
11、空间辐射热阻与()无关12、流体分别在较长的粗管和细管內作强制紊流对流换热,如果流速等条件相同,则()13、流体外掠光管束换热时,第一排管子的平均表面传热系数与后排管子平均表面传热系数相比,第一排管子的平均表面传热系数()。
14、暖气片外壁与周围空气之间的换热过程为()。
15、普朗特准则P〉1时,则()16、热传递的三种基本方式为()17、若换热器中,一侧流体为冷凝过程(相变),另一侧为单相流体,下列说法正确的是()18、同一流体以同一流速分别进行下列情况对流换热,表面传热系数最大的是()19、温度对辐射换热的影响()温度对对流换热的影响。
20、稳态导热是指()。
21、无限空间自然对流,在常壁温或常热流边界条件下,当流态达到旺盛紊流时,沿程表面传热系数将()22、物性参数为常数的一国柱导线,通过的电流均匀发热,导线与空气间的表面传热系数为定值,建立导线的导热微分方程采用()。
23、下列材料中导热系数最大的是()。
24、下列工质的普朗特数最小的是(25、下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响?()26、下列哪种设备不属于间壁式换热器?()27、下列哪种物质中不可能产生热对流()28、下列说法错误的是()29、夏季,有一锅热稀饭,为使稀饭凉的更快一些,()可以使稀饭凉得最快30、削弱辐射换热的有效方法是加遮热板,而遮热板表面的黑度应()。
西交2015年7月学期《传热学(高起专)》作业考核试题(最新)
西交2015年7月学期《电工电子技术》作业考核试题
试卷总分：100 测试时间：--
简答题简答题简答题
一、简答题（共5 道试题，共50 分。
）V 1.
什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限空间自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？
满分：10 分
2.
为什么蒸气中含有不凝结气体会影响凝结换热的强度？
满分：10 分
3.
在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为0.06W/(m•K), 另一种为0.12 W/(m•K)，两种材料的厚度都取为75mm。
试比较把导热系数小的材料紧贴管壁及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影
响对于平壁的情形是否存在？假设这两种做法中绝热层内、外表面的总温差保持不变。
满分：10 分
4.
简述沸腾换热的特点。
满分：10 分
5.
简述Re数、Pr数、Nu数和Gr数的物理意义。
满分：10 分二、简答题（共2 道试题，共24 分。
）V 1.
试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。
满分：12 分
2.
试用简明的语言说明热边界层的概念。
、简答题（共1 道试题，共26 分。
）V 1.
有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。
有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。
请你评价这一方案的合理性。
数值传热学 习题答案
数值传热学习题答案数值传热学习题答案数值传热学是热力学的一个重要分支，主要研究热量在物质中传递的机理和规律。
在实际工程中，我们经常会遇到各种与传热有关的问题，通过数值计算可以得到准确的答案。
下面我将为大家提供一些数值传热学习题的答案，希望能够帮助大家更好地理解和应用这门学科。
1. 一个铝制热交换器的表面积为10平方米，其表面温度为100摄氏度，环境温度为20摄氏度。
已知铝的导热系数为200 W/(m·K)，求热交换器的传热速率。
答：根据传热定律，传热速率与传热面积、传热系数和温度差之间成正比。
传热速率 = 传热系数× 传热面积× 温度差。
将已知数据代入公式中，可得传热速率= 200 × 10 × (100 - 20) = 160,000 W。
2. 一个房间的尺寸为5米× 5米× 3米，墙壁和天花板的厚度为0.2米，墙壁和天花板的导热系数为0.5 W/(m·K)，室内温度为25摄氏度，室外温度为10摄氏度。
求房间的传热损失。
答：房间的传热损失可以通过计算墙壁和天花板的传热速率来得到。
墙壁和天花板的传热速率 = 传热系数× 传热面积× 温度差。
墙壁和天花板的传热面积 = 2 × (5 × 5) + 2 × (5 × 3) = 70平方米。
将已知数据代入公式中，可得墙壁和天花板的传热速率= 0.5 × 70 × (25 - 10) = 525 W。
因此，房间的传热损失为525瓦特。
3. 一个水箱的体积为1立方米，初始温度为20摄氏度，水的密度为1000千克/立方米，比热容为4186 J/(千克·摄氏度)，水箱的表面积为2平方米，表面温度为100摄氏度。
已知水的传热系数为0.6 W/(m^2·K)，求水箱内水的温度随时间的变化。
传热学_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
传热学_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.关于对流换热，下列说法不正确的是：参考答案:流体的粘度小，有碍于流体流动，不利于热对流；2.下列关于膜状凝结和珠状凝结说法错误的是：参考答案:当蒸气的流向与凝结液膜的流向相反时，换热效果一定较好3.关于长度为l，外径为d的水平管外凝结和竖直管外凝结，下列说法中正确的是：参考答案:当l/d=50时，横管的平均表面换热系数是竖管的2倍4.关于湍流膜状凝结的说法中正确的是：参考答案:用某截面处液膜层的当量直径作为特征长度判断液膜的流态5.影响大容器沸腾传热的因素有：参考答案:液位高度_管束排列_过冷度_壁面是否有空穴、缝隙及凹坑等结构6.蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果。
以下关于蒸发器的描述正确的有：参考答案:蒸发器采用低肋管增加了换热的有效面积，为沸腾提供了更好的成核条件_管内插入物法可以增加管内扰动、改变管内气液分布，合理地在管中心插入物体可以强化管内沸腾_与满液式蒸发器相比，同等传热面积下，降膜式蒸发器传热介质充灌量小，沸腾换热系数更高7.对于贴近一块热竖壁（壁面足够高）的自然对流来讲，下列说法错误的是：参考答案:从换热壁面下端开始，层流薄层厚度随着高度增加逐渐减小。
8.一个外壁直径为r1热水管，外壁直径为T1。
为了减少热损失，在热水管外包一层外径为r2的保温层，保温层外表面温度为T2，忽略保温层和热水管间接触热阻，下面说法正确的是？参考答案:从r1到r2,热流密度逐渐下降9.以下关于热流密度说法正确的是参考答案:热流密度的值正比于温度的梯度_热流密度是一个矢量10.几何形状规则的有限大物体被加热或冷却而发生非稳态导热过程，该物体的热力学能随什么而变化参考答案:时间11.用同种材料制成的两支热电偶，其热接点可近似看成为球形，且第一支热电偶的热接点直径是第二支热电偶热接点的二倍。
西安交通大学15年7月《传热学》考查课试题
西安交通大学15年7月《传热学》考查课试题西交《传热学》在线作业单选题多选题一、单选题（共30 道试题，共60 分。
）1. 以下不属于流体横掠单管时的现象的是（）。
A. 在单管外行成边界层B. 流体横掠单管将发生扰流脱体C. 流体在脱体前处于层流状态D. 发生脱体后流体将产生回流正确答案：C 满分：2 分2. 炉墙内壁到外壁的热传递过程为（）。
A. 热对流B. 复合换热C. 对流换热D. 导热正确答案：D 满分：2 分3. 下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( )。
A. 增加流体流度B. 设置肋片C. 管内加插入物增加流体扰动D. 采用导热系数较小的材料使导热热阻增加正确答案：D 满分：2 分4. 在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率（）同温度下该物体的黑度。
A. 大于B. 小于C. 恒等于D. 无法比较正确答案：C 满分：2 分5. 有ε—NTU法进行换热器的校核计算比较方便，这是因为( )。
A. 流体出口温度可通过查图得到B. 不需要计算传热系数C. 不需要计算对数平均温差D. 不需要进行试算正确答案：C 满分：2 分6. 简单顺、逆流换热器平均温差的计算中，需要对传热过程做一些假设，以下不属于这种假设的是（）。
A. 冷、热流体的质量流量计比热容在整个换热面上都是常量B. 传热系数在整个换热面上不变C. 换热器无散热损失D. 计及换热面中沿管子轴向德导热量正确答案：D 满分：2 分7. 下列材料中，导热系数最大的是（）。
A. 纯铜B. 纯铁C. 黄铜D. 天然金刚石正确答案：A 满分：2 分8. 判断管内紊流强制对流是否需要进行入口效应修正的依据是( )。
A. l/d≥70B. l/d<50C. Re≥104D. l/d<104正确答案：B 满分：2 分9. 单位面积的导热热阻单位为（）。
A. ㎡·KB. ㎡·K/WC. W/㎡D. W/m·K正确答案：B 满分：2 分10. 在可见光范围内，黑漆的吸收率为多少（）。
数值传热学第二章部分习题参考答案
习题2－4 [解]1．先用控制容积积分法得出离散方程： 以r 乘式01=+⎪⎭⎫⎝⎛S dr dT rk dr d r ，并对图2-2所示的控制容积P 作积分： wewe dr dT rk dr dT rk dr dr dT rk dr d r r⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎰1 2-4-1 ()E P e eT T dT dr r δ-⎛⎫=⎪⎝⎭ 2-4-1-1 ()P W w wT T dT dr r δ-⎛⎫= ⎪⎝⎭2-4-1-2将式（2-4-1-1）、式（2-4-1-2）代入式（2-4-1）可以得到：()()W P wP E e ewT T x rk T T x rk dr dr dT rk dr d r r-⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎰δδ1 2-4-2 222ee wP w r r rSdr S Sr r -==∆⎰2-4-3根据式（2-4-2）、式（2-4-3）可以得到：P E W P e w e w rk rk rk rk T T T Sr r x x x x δδδδ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=++∆ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦2-4-4令e E x rk a ⎪⎭⎫ ⎝⎛=δ，wW x rk a ⎪⎭⎫⎝⎛=δ，W E P a a a +=，P b Sr r =∆，式（2-4-4）可以写成b T a T a T a W W E E P P ++=的形式。
2. 再用Taylor 展开法导出022=++S drdTr k dr T d k的离散方程。
将点E T 对点P T 作Taylor 展开，有：()() +++=!2222e Pe P P E x dr Td x drdTT T δδ 2-4-5再将点W T 对点P T 作Taylor 展开，有：()() ++-=!2222wPw P P W x dr Td x drdTT T δδ 2-4-6根据式（2-4-5）、式（2-4-6）可以计算出dr dT ，22drTd ()[]()()[]()[]()()[]()()[]222222w e e w We P w e E w x x x x T x T x x T x dr dT δδδδδδδδ+---= 2-4-7 ()()()[]()()[]()()[]()222222we e w We P w e E w x x x x T x T x x T x dr T d δδδδδδδδ+++-= 2-4-8 将式（2-4-7）、式（2-4-8）代入上面的非守恒型方程，整理成（并考虑到常物性、均分网格）：222P P P P E W P kr kr kr k k T T T r rS r r r ⎡⎤⎡⎤=++-+∆⎢⎥⎢⎥∆∆∆⎣⎦⎣⎦2-4-9 令12e P E kr ra k r r ⎡⎤=+=⎢⎥∆∆⎣⎦，12w P W kr r a k r r⎡⎤=-=⎢⎥∆∆⎣⎦，W E P a a a +=，P b r rS =∆式（2-4-9）也可以写成b T a T a T a W W E E P P ++=的形式。
数值传热学习题集
简答题集锦1.流动与传热数值模拟的基本任务是什么？（把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值CFD可以看做是在流动基本方程（质量守恒方程飞动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动的数值模拟。
通过这种数值模拟，我们可以得到极其复杂问题的流场内各个位置上的基本物理量（如速度、压力、温度、浓度等）的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定旋涡分布特性、空化特性及脱流区等。
）2.数值模拟过程如何实现，主要步骤是那些？（建模、网格划分、坐标系、数学方程、求解、后处理）a.建立反映工程问题或物理过程本质的数学模型;b.选择与计算区域的边界相适应的坐标系；c.建立网格；d.建立离散方程；e.求解代数方程组；f.后处理，显示计算结果3.建立离散方程有哪些主要方法？比较说明各种方法的优缺点？（有限差分、有限体积、有限元、有限分析等）4什么叫控制方程？常见的控制方程有哪几个？各用在什么场合？5试写出控制方程的通用形式，并说明通用形式中各项的意义？（写明通式，以及各个方程中通式的表达形式）6推导x 方向的动量控制方程中的源项u S 的表达式。
由此证明当密度和黏度为常数时，u S 变为0。
X 方向N-S 方程：Mx S xw z u z x v y u y divu x u x x p Dt Du +∂∂+∂∂∂∂+∂∂+∂∂∂∂++∂∂∂∂+∂∂-=)][()]([)2(μμλμρ)()())()())())()()()()()][()]([)2(gradu div divu xz w y v x u x gradu div S divu xz w y v x u x S S divu xz w y v x u x gradu div S xw z x v y x u x z u z y u y x u x S xw z u z x v y u y divu x u x Mx u Mx Mx Mx μλμμλμλμμμμμμμμμμλμ+∂∂+∂∂+∂∂+∂∂∂∂=++∂∂+∂∂+∂∂+∂∂∂∂=+∂∂+∂∂+∂∂+∂∂∂∂+=+∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂=+∂∂+∂∂∂∂+∂∂+∂∂∂∂++∂∂∂∂（（（）（）（ 因为密度为常数，所以连续性方程：0=∂∂+∂∂+∂∂z w y v x u ρρρ 推 得：0=∂∂+∂∂+∂∂z w y v x u 所以：Su= 0)()=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂∂∂divu x z w y v x u x λμ（7区域离散为分几种，说明各自的特点。
西安交大 传热真题
简述题∙采用热电偶测量温度随时间变化剧烈的气体温度时，在热电偶材料一定的条件下，热电偶节点的直径应该小一些还是大一些？为什么？∙下图示出了常物性、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点的有限差分方程（离散方程）式。
（不需整理）∙有一集成电路板，板上有不同功率的发热元件。
若此电路板竖直安装在野外大空间中（如图所示，g为重力加速度）。
为了使大功率发热元件得到更好地冷却，请分析下列两种方案哪种更好，为什么？∙ 下图是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？5如果管内湍流强制对流传热的实验关联式是在/d =70的实验中得到的，试问在相同的换热条件下，/40d = 的情况能否应用上述关联式，为什么？6有一台液-液换热器，甲、乙两种介质分别在管内、外作强制对流换热，实验得出的传热系数与两种流体流速的变化情况如下图所示，试分析该换热器的主要热阻在哪一侧。
7下图为一种平板式太阳能集热器的局部示意。
吸热板面向太阳的一面涂有吸热材料，背面设置了一组平行的管子，其内通水。
试分析如何提高这种太阳能集热器的太阳辐射能利用效率，要求提出至少两种措施。
计 算 题1（30分）在一用电系统中，用铜丝作为熔断丝以实现过电流保护。
今有一直径为0.56mm 的铜熔丝在温度为35℃的环境中工作，其额定电流为15A 。
铜丝与环境之间的总表面传热系数为34W/(m 2·K)，铜丝物性参数为()K kg kJ 386.0⋅=c ，()K m W 370⋅=λ，e ρ（电阻率）m 1057.18⋅Ω⨯=-，3m kg 9308=ρ，m t (熔点)℃0831=。
试确定：（1）额定电流下熔丝的温度；（2）熔丝的最小熔断电流；（3）电流由额定值突然增大到最小熔断电流的2倍时熔丝的熔断时间。
（提示：单位长度铜丝电阻）。
2（34分）一球场可近似看成是圆形地板和半球形屋顶组成的封闭空间。
数值传热学习题解答(汇总版)
习题1－7解：由于对称性，取半个通道作为求解区域。
常物性不可压缩流体，二维层流、稳态对流换热的控制方程组为： 质量守恒方程0=∂∂+∂∂yv x u 动量守恒方程 ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂−=∂∂+∂∂22221y u x u x py vu x uu νρ ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂−=∂∂+∂∂22221y v x v y p y vv x uv νρ 能量守恒方程 ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂=∂∂+∂∂2222y T xT a y vT x uT 边界条件：进口截面 ()0,,===v c T y u u in ； 平板通道上（下）壁面 0,0=∂∂==yTv u ； 中心线上对称条件： 0,0u T v y y∂∂===∂∂； 出口截面0,0,0=∂∂=∂∂=∂∂xT x v x u ； 或者写：采用数值传热学的处理方法。
图1-10 习题1-7的图示本题如果采用整个通道作为计算区域，应该扣除0.5 分2-3.解：由u x u ∂∂=()xuu ∂∂21=η22y u ∂∂得： 其守恒形式为：()xuu ∂∂=2η22y u ∂∂ 对方程两端在t ∆时间间隔内对其控制容积积分得：()dxdydt x uu t t t nsew ⎰⎰⎰∆+∂∂=⎰⎰⎰∆+∂∂t t t e w n s dydxdt y u 222η()()[]dxdt y u y u dydt uu uu s n t t t ewtt t w e n s ][2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂−⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=−⎰⎰⎰⎰∆+∆+η 将()()2)(PE e uu uu uu +=, ()()()2P W w uu uu uu +=,()n PN n y u u y u δ−=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂，()sSP s y u u y u δ−=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂。
y y y s n ∆==)()(δδ 带入，得：xdt y u u u ydt uu uu t t t S P N tt tW E ∆∆+−=∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡−⎰⎰∆+∆+]2[22)()(η t x yu u u t y uu uu tSt P t N t W t E ∆∆∆+−=∆∆−222)()(η整理得离散方程为：()()0242=∆−+−∆−yu u u xuu uu t P t S t N tWt E η2—3：解：由2221()u 2u u ux x y η∂∂∂===∂∂∂得：原方程的守恒形式为： 222()2u ux yη∂∂=∂∂ 对方程两端在t ∆时间间隔内对其控制容积积分，把可积的部分积出后得：22()t tsne wtu u dtdy +∆−⎰⎰= 2t te wtn s u u dtdx y y η+∆⎡⎤⎛⎫⎛⎫∂∂−⎢⎥ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎰⎰选定2u 随y 而变化的型线，这里取为阶梯式，即在控制容积内沿y 方向不变，则2222()=y ()t tt ts ne we w ttu u dtdy u u dt +∆+∆−∆−⎰⎰⎰选定2u 随t 而变化的规律，这里采用阶梯式显式，则22()t tewty u u dt +∆∆−⎰= ()()22t t e w u u t y ⎡⎤−∆∆⎢⎥⎣⎦选定uy∂∂随x 而变化的型线，这里取为阶梯式，即在控制容积内沿x 方向不变，则22t tt t e wtt n s n s u u u u dtdx x dt y y y y ηη+∆+∆⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂−=∆−⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦⎰⎰⎰ 选定uy∂∂随t 而变化的规律，这里采用阶梯显式，则 2t ttn s u u x dt y y η+∆⎡⎤⎛⎫⎛⎫∂∂∆−⎢⎥ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎰= 2t t n s u u t x y y η⎡⎤⎛⎫⎛⎫∂∂−∆∆⎢⎥ ⎪ ⎪∂∂⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦进一步选取u 随x,y 分段线性变化，则2222E Pe u u u += ， 222w 2W P u u u +=()nt PtN ty uu y u δ−=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂n ， ()stSt p ts y u u y u δ−=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂。
西安交通大学数值传热学大作业
图 3 边界条件展示图
x 方向上的 1-1 和 2-2 所代表的如上图所示。其中 ABCD 为一个计算区域。
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数值传热学论文
其中平均速度由下式来确定。
TP TP Tb ( x)= T ( x，y )u ( x，y )dy / u ( x，y )dy
控制方程用有限容积法离散，采用幂指数法来离散对流扩散项。计算中用到 了 SIMPLER 算法[5]。考虑到对百叶窗翅片区域的处理，所以在迭代计算过程中， 该区域中的速度为零。除此之外，扩散系数在流体区域中取值为 1，在孤立的固 态区域取很大的值（20×1025） 。网格节点通过手动划分，根据给定的 x 方向的网 格数自动根据角度来计算 y 方向的网格数目。 本文计算中取的网格系统的节点为 70×70。 进行了 1000 次外迭代，速度和温度的参差小于 10^3。翅片与流体间的传热 和 Nusselt 数有关，平均 Nusselt 数通过垂直壁的表面数字综合确定，表达如下
Abstract: In order to investigate the periodic fully developed heat transfer on a louver fin unit with a certain angle to the flow direction, SIMPLER algorithm was adopted based on the Reylonds conservation equations of the steady-state constant property laminar flow and a fin with a constant temperature condition. The heat transfer coefficient and resistance factor was obtained under the angle of louver finsθ =25°, the Reynold number ranges from 10 to 500. The numerical results show that as the Reynold number increases, the average Nusselt number increases and the resistance coefficient decreases. Key words: Fin; Fully periodical flow; Numerical Simulation, SIMPLER algorithm
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西安交通大学西安交通大学《《《《数值传热学数值传热学西安交通大学西安交通大学《《数值传热学数值传热学》》课程大作业20140114一. 题目（1）百叶窗翅片的二维模型如图1 所示。
在流动与换热已经进入周期性充分发展的阶段，可以取出一个翅片单元进行传热与流动阻力的分析计算。
在稳态，层流，常物性，翅片温度恒定的条件下，对于表1给定的几何尺寸，进行Re ＝10－500 范围内的数值模拟，揭示每个计算单元的平均Nu 数与阻力系数f 与Re 的关系；Nu ，f 以及Re 定为：112()Re ;;0.5pm m m dp dx L u L h L f Nu u νρλ==?=其中m u 为来流平均速度；m h 为每块条片的平均换热系数。
表1 几何参数L1/mmTp/mm Lp/mm Delta/mm /θ 30 18.6 30 1.5 25图1 百叶窗翅片二维模型图2 阶梯型逼近二. 建议建议与要求与要求1. 为便于处理流固耦合问题，计算可对图1中打阴影线的区域进行；2. 可采用图2 所示的阶梯型网格处理倾斜的翅片；3. 按照《西安交通大学学报》的论文格式撰写本报告；4. 2014年4月30号前交课程论文到东三楼204房间。
三. 参考文献[1] 陶文铨编著，数值传热学（第二版），2001，西安交通大学出版社，节11.2[2] Wang L B, Tao, W Q. Numerical analysis on heat transfer and fluid flow for arrays of non-uniform plate length aligned at angles to the flow direction. Int J Numerical Methods for Heat and Fluid Flow , 1997, 7(5,6):496[3] Gong L. Li Z Y, He Y L, Tao W Q. Discussion on numerical treatment of periodic boundary condition for temperature. Numerical Heat Transfer, Part B , 2007, 52(5):429-448。
西交-数值传热习题3-1～3-10
习题3－1[解]一维非稳态导热的Dufort-Frankel 格式的截断误差为：()()n i n i t x T L T L TE ,,-=∆∆ 3-1-1将n i T 1±，1±n iT 在点()n i ,处进行Taylor 展开，有： ()21t o t t T T T n i n i∆+∆∂∂-=- 3-1-2 ()21t o t tT T T n i n i ∆+∆∂∂+=+ 3-1-3()()()43332221!3!2x o x xT x x T x x T T Tni n i ∆+∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂+=+ 3-1-4()()()43332221!3!2x o x xT x x T x x T T Tni ni ∆+∆∂∂-∆∂∂+∆∂∂-=- 3-1-5式（3-1-1）在Dufort-Frankel 格式下，可以写成：()⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-∂∂-+--∆-∆-=--++-+22,11112112x T atT T T T T x a t T T TE n i ni n i n i n i n i n i 3-1-6 将式（3-1-2）、式（3-1-3）、式（3-1-4）、式（3-1-5）代入式（3-1-6），整理得到：()()()()()()()22242⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆+∆+∆=∆-∆∆-∆=x t o x o t o t o x o x a t o TE 3-1-7 式（3-1-7）即为Dufort-Frankel 格式的截断误差。
由相容性定义：当时间、空间的网格步长趋近于零时，离散方程的截差趋于零。
所以要使式（3-1-7）满足相容性，必须有020,lim →⎪⎭⎫⎝⎛∆∆→∆∆x t o y x ，即空间步长在数值上要远大于时间步长。
习题3－3 [解]先将ρΓ用a 代替，再将()()()yx j i I et t θθψε+=代入到该差分公式中，有：()()()()()[]()()[]()()()()[]()()()()[]⎭⎬⎫⎩⎨⎧+-∆++-∆=-∆+-∆+∆-∆+-+-+--+y y y x y xx x xyyyx xyx j I Ij j I Ii Ij i I Ii i I Ii j I Ij Ij i I Ii j i I e e e e y t e e e e x t a eee yt vee e xt uett t t θθθθθθθθθθθθθθθθψψψψψψ1121121122 3-3-1经整理得到：()()()()()()()()2211cos sin 1cos sin 21cos 21cos x x y y x yt t u t u tI I t x ya ta tx y ψθθθθψθθ+∆∆∆=--+--+∆∆∆∆----∆∆ 3-3-2由稳定性条件：()()()()222242421sin sin sin sin 22y x x y t t t a t u t u t a t v t v t I I x x y y x y ψμψθθθθ+∆==⎡⎤⎡⎤∆∆∆∆∆∆-+--+-⎢⎥⎢⎥∆∆∆∆∆∆⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦3-3-3对于任意复数，它的模要大于等于该复数实部的绝对值。