北京理工大学材料加工冶金传输原理期末试卷A-B试题及答案

发布时间 : 星期四 文章北京理工大学材料加工冶金传输原理期末试卷A-B试题及答案更新完毕开始阅读

《冶金传输原理》试题(A)参考答案 一、名词解释(每题2分,共16分)

1. 不压缩流体:指流体密度不会随压强改变而变化,或该变化可忽略的流体。

2. 速度边界层:指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体,即从速度为

零到0.99倍的地方称为速度边界层。 3. 雷诺准数及其物理意义:Re??uL?,表征惯性力与粘性力之比。是流态的

判断标准。 4. 黑度(发射率):实际物体的辐射力与相同温度下黑体的辐射力之比称为

物体的黑度,也叫发射率。 5. 傅立叶准数及其物理意义:Fo?a?s2,也称时间准数,表示非稳定传热所

进行的时间与其达到平衡状态所需要的总时间之比;或τ时间内非稳态传热的传热量与其达到稳态(平衡)时传输的总热量之比。

6. 热通量与传质通量:单位时间内通过单位面积的热量称为热(量)通量;

单位时间通过单位面积的物质量称为传质通量。 7. 角系数:由表面1投射到表面2的辐射能量Q1?2占离开表面1的总辐射能

量Q1的份数称为表面1对表面2的角系数,用符号?12表示,即:?12?Q1?2Q1。

8. 流向传质与非流向传质:与流体流动方向相同的传质叫做流向传质;与流

体流向垂直的传质叫做非流向传质。

二、填空题(每空1分,共19分)

1 理想流体是指不存在 粘性力,或其作用可忽略的流体。 2 气体超音速射流产生过程中,气体流股截面积先 收缩 后 膨胀 ,压强 不断降低。

3 流场中流体各物理量只是 空间单一方向的函数,称一维流场

4 固体壁面无滑移边界条件是指 壁面速度与相接触的流体层速度相等 ,而

无渗透边值条件为 垂直于壁面方向流体速度为零 。

5 如果流场中每点的物理量值都一致,则称其为 均匀场;如果各点的物理量值不随时间而变化,则称其为 稳态场。

6 根据动量守恒定律,可以推导出纳维-斯托克斯方程;根据 能量守恒定律 ,可以推导出传热微分方程;根据 质量守恒定律 则可以分别推导出

流体连续性方程方程和 质量传输 微分方程。

7 研究对流给热的主要任务,就是求解对流给热系数h。现在求解h的方法

有四种,它们分别是 边界层微分方程组解析解 、边界层近似积分解、 类比律法 、和 相似理论指导下的实验方法 。

8 一般说来,固体的导热系数 大于 (大于、等于、小于)液体,液体的导热系数 大于 (大于、等于、小于)气体;在固体中,通常金属的导热系数 大于 (大于、小于、等于)非金属,结晶物质的导热系数 大于 (大于、小于、等于)非晶物质的导热系数;大多数金属的导热系数随温度的升高而 降低 (升高、降低、不变)。

三、选择题(每题5分,共15分)

1. 伯努利方程表达式错误的是 D 。

A. gz?p?gp??v?2v22=常数 B. z1?P1?gP1?g?v22g21?z2?P2?gP2?g?v222?v222g

C.z?2g =常数 D. gz1??v12?gz2?

2. 单层圆筒壁内外流经物性和温度均不同的流体1和流体2,那么该单层圆

筒壁在第III类边界条件下,一维稳态导热的总热阻为RΣ= B 。

A.

1h1?12??lnd2d112?L?di?1di?1h2d2d1

1h2?d2LB.

1h1?d1Ln?ln?

C

?i?112?L?i1lnln

D

d2d12?L?

3. 已知环境流体对直径为100mm的圆柱体的总对流给热系数h为120

W/(m2·℃),圆柱体的平均导热系数λ为163 W/(m·℃),比热Cp为440J/(kg·℃),密度ρ为8800 kg/m3,则 C 。 A 因为体系的Bi = 0.0736<0.1,所以可以视为薄材。 B 因为体系的Biv = 0.0368>0.033,所以不能视为薄材。 C 因为体系的Bi = 0.0368<0.1,所以可以视为薄材。

D 因为体系的Biv = 0.0736>0.05,所以不能视为薄材。

四、简答题(每题5分,共20分)

1. 流体流动过程主要受到哪几类力的作用?各自常见的力有哪些?

流体主要受到体积力和表面力两大类力的作用,体积力常见的有:质量力、电磁力;表面力常见的有:粘性力和压应力。

2. 请说明?yx的物理含义

?yx???duxdy

?yx首先是粘性应力,由于x方向流动速度在y方向存在差异而产生于流

体内部。下角标y表示力的法向,x表示力的方向。

?yx同样代表粘性动量通量,此时下角标y表示动量传递方向,x表示动量

的方向。

3. 简述对流给热(换热)的机理,为什么说边界层导热是对流给热的限制性

环节?

答:对流给热是指流体流经与之温度不同的固体界面时,流体与固体之间所发生的热量传输现象,是对流传热和传导传热的综合结果。在流体与固体壁面交界处存在(速度边界层和)温度边界层,温度边界层外近似无温度梯度,温度梯度只存在于边界层内。对于层流边界层,层与层之间没有宏观物质传输,传热主要依靠传导传热,热阻很大;湍流边界层内由于存在层流底层,传热也要依靠传导传热,热阻也很大。因此,边界层导热是对流给热的限制性环节。

4. 简述气体辐射与火焰辐射及其区别。

答:气体的辐射和吸收能力与其分子结构有关,对波长有明显的选择性,因此气体的辐射和吸收光谱是不连续的,支能吸收或辐射一定波长范围的辐射能,不同的气体,波长范围不同;另外气体辐射属于表面辐射。而实际火焰中一般含有大量的固体颗粒,多是发光火焰,少有纯净气体燃烧发出的不发光火焰,因此在火焰辐射中起主要作用的是炭黑、灰尘等固体颗粒,这些固体颗粒的辐射和吸收类似于固体辐射,可以在可见光谱和红外光谱范围内连续发射辐射能量,由此它们的光谱是连续的。

五、计算题(每题10分,共30分)

1. 粘性系数??0.048Pa?s的流体流过两平行平板的间隙,间隙宽??4mm,

u?cy(??y)流体在间隙内的速度分布为

?2, 其中C为待定常数,y为垂, 试求最大速度在间隙中的位

直于平板的坐标。设最大速度 置及平板壁面上的切应力。

umax?4m/s

解:1)由速度分布可知y坐标原点位于下平板 由

dudy?0?c?2?????y??y???0?y??2

即中心处 u取最大值,在两板中央取速度最大值(5分)

将y??/2 代入速度分布式

(7分) 2) y = 0

y??

????c???192(n/m)

2Umax????c????2?2???c?4Umax?4?4?16?m/s? 2????dudy??c?2???2y?

???c??0.048?164?10?3?192?n/m2?

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