一、名词解释：1、粘性动量传输: 由流体分子（微观）运动所产生的粘性作用而产生，取决于流体的粘性。

2、温度梯度:等温面法线方向单位距离上的温度变化量（最大温度变率），ntgradt ∂∂=，低温→高温方向为正。

3、黑体: 对辐射能的吸收率为1的物体，称绝对黑体，简称黑体，黑体的吸收能力最强，辐射能力也最强。

4、传质傅立叶准数: 传质傅立叶准数2l D o F τ='，表征浓度场随时间的变化特征，即不定态传质特征，↑'o F ，浓度场越稳定。

5、动量附面层: 流体流入平板表面，由于流体的粘性作用，靠近表面形成速度梯度，具有速度梯度的流体溥层称动量附面层。

6、欧拉准数: 欧拉准数2/u p Eu ρ=，是流体流动过程中压力与惯性力的比值。

7、灰体: 辐射光谱连续，且const ==εελ的物体，称理想灰体，简称灰体。

8、浓度梯度: 传质方向上单位距离上的浓度变化量（最大浓度变率），nC gradC ii ∂∂=，低浓度→高浓度方向为正。

二、问答题：1、什么是超音速流动？获得超音速流动的条件是什么？答：气体实际流速超过当地音速的流动，即马赫数M 大于1的流动称超音速流动。

获得超音速流动的条件为：（1）压力条件 P 1 >2P 0；（2）几何条件 拉瓦尔管（不受介质气体的干扰） 2、什么是旋转射流？旋转射流有何特点？答：流体在喷出前就被强制旋转，喷出后脱离了固体壁面的约束，在无限大空间处于静止的介质中继续流动的过程称旋转射流。

（3.5分） 旋转射流具有如下特点：（1）存在一个回流区；（2）速度沿程衰减快；（3）射流中心有很强的卷吸力。

3、什么是对流传热系数？它有哪几种求法？答：单位时间、通过单位面积、在单位温差下的对流传热量称对流传热系数，用α表示，单位为W/m 2.︒C ，表征流体对流传热作用的强弱。

其求法有四种：（1）精确解法；（2）近似积分法；（3）相似理论-模型实验法；（4）类比法。

4、流体流动有哪两种状态？各有何特点？如何判断？答：流体流动有层流和紊流两种状态。

所谓层流是指所有流体质点只作沿同一方向的直线运动，而无横向运动的流动；所谓紊流是指流体质点作复杂的无规则运动的流动，亦称湍流。

流体流动状态用临界雷诺准数Re c 来判断，Re <Re c 时为层流，Re >Re c 时为紊流。

5、什么是热辐射？热辐射有何特点？答：物体向外发射热射线的过程称热辐射。

热辐射具有如下特点：（1）不需要物质作传热媒介，是依靠发射电磁波来传递热量； （2）伴随着能量形式的两次转化；（3）只要物体K T 0>，就要进行热辐射。

6、什么是对流传热？影响对流传热的因素有哪些？答：有流体存在，并有流体宏观运动情况下所发生的传热过程称对流传热。

影响对流传热的因素有：（1）流体流动的起因；（2）流动的性质；（3）流体的物性；（3）表面几何特性。

三、计算题：1、外径d=1m ，黑度为0.8，外表面温度为327℃的热风管，置于环境温度为27℃的露天环境中，试计算该热风管的辐射散热量。

解：两表面间的辐射传热计算公式为121424121212110010011111ϕϕεϕεA T T C Q b⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 112=ϕ 02121≈=A A ϕ 则 4441073.1114.310027273100327273118.0167.5⨯=⨯⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫⎝⎛++⎪⎭⎫⎝⎛-=Q W/m 2、两平行大平板温度分别为327︒C 和27︒C ，黑度均为0.8，其辐射换热量为多少？如在其间放置一块黑度为0.8的隔热板，其辐射换热量又为多少？解：两表面间的辐射传热计算公式为121424121212110010011111ϕϕεϕεA T T C Q b⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 112=ϕ 121=ϕ （2分）则7.4592100272731003272731118.01118.0167.544=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫⎝⎛++⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯⎪⎭⎫⎝⎛-=Q W/m 2放置隔热板后 4.22962/7.45922/==='Q Q W/m 23、蒸汽管道的外径d 1=30mm ，准备包两层厚度都是15mm 的不同材料的绝热层，第一种材料的导热系数为0.04W/m.︒C ，第二种材料的导热系数为0.1W/m.︒C ，若温差一定，试问从减少热损失的角度，下列两种方案中哪一种方案好，为什么？（1）第一种材料在里层，第二种材料在外层； （2）第二种材料在里层，第一种材料在外层。

解：根据两层圆筒壁稳定导热公式232121ln 21ln 21d d d d tq l πλπλ+∆=W/m其中 6015230212=⨯+=+=δd d mm 9015260223=⨯+=+=δd d mm方案（1）4.36090ln1.0213060ln 04.021ln 21ln212312tt d d d d tq b al ∆=⨯+⨯∆=+∆=πππλπλ 方案（2）7.26090ln04.0213060ln 1.021ln 21ln212312t td d d d tq a bl ∆=⨯+⨯∆=+∆=πππλπλ 比较两种方案的热损失 由于 21l l q q < 故从减少热损失的角度方案1好。

4、一炉壁由三层材料组成，第一层为耐火砖，厚度为200mm ，导热系数为1.4w/m.︒C ，第二层为隔热砖，厚度为100mm ，导热系数为0.21w/m.︒C ，第三层为建筑砖，厚度为200mm ，导热系数为0.7w/m.︒C ，炉壁内表面温度和外表面温度分别为1200︒C 和330︒C ，试求通过单位面积炉壁的热损失及各层的接触面温度。

解：根据三层平壁稳定导热公式58.9617.02.021.01.04.12.03301200332211413141=++-=++-=-=∑=λλλλS S S t t S t t q i iiW/m 26.10624.12.058.96112001112=⨯-=⋅-=λS q t t ℃ 7.6047.02.058.9613303343=⨯+=⋅+=λS q t t ℃ 5、在间距为2cm 的可动平板与不动平板间充满某种流体，若可动平板以2.0m/s 的速度移动，为了维持这一速度，在可动平板上需施加18.1N/m 2的力。

求两平板间流体的动力粘度。

解：根据牛顿粘性定律 A dydu F x μ-= 速度分布为线性则10010222=⨯=∆∆=--y u dy du x 1/s 181.01001.18/==∆∆=y u A F μ Pa.s 6、一块面积为1m 2的可动平板与另一块同样面积的不动平板间充满某种流体，它们之间的距离为0.2mm ，若可动平板以0.5m/s 的速度移动，流体的动力粘度为5×10-3Pa ·s 。

为了维持这一速度，求在可动平板上施加的力。

解：根据牛顿粘性定律 A dydu F xμ-= 速度分布为线性则 2500102.05.03=⨯=∆∆=--y u dy du x 1/s 5.12125001053=⨯⨯⨯=-F N 7、图示的竖直管道流过热空气，标态流量V 0为3600m 3/h ，温度为100℃。

气体由上向下流动，其能量损失为18Pa ，测得Ⅰ-Ⅰ截面处热气体静压力为160Pa ，试计算Ⅱ-Ⅱ截面处热气体静压力。

Ⅰ解：列1-2截面的伯努利方程)21(21212222111流动失→++=++h u P u P z g ρρρ 9464.02731001293.110=+=+=tβρρkg/m 3()878.104.0414.33600273100136004122101=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=+=d t V u πβm/s 由连续性方程 2211A u A u = 得 339.193.04.0878.10222112=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=dd u u m/s 则 ()()18681.99464.0339.19878.1029464.01602221222112-⨯⨯+-⨯+=-+-+=失h z g u uP P ρρ=76.73 Pa 四、综合题：1、根据边界传热微分方程，利用相似转换法求得努赛尔特准数Nu 。

解：相似转换法求相似准数的步骤为 （1）写出描述物理现象的微分方程：A 系统 t y t y '∆'∂'∂'-='='0λαB 系统 t y t y ''∆''∂''∂''-=''=''0λα（2）找出相应物理量的相似常数：ααα'''=/c λλλ'''=/c t t c t '''=/ l l c l '''=/（3）进行相似转换获得相似指示数：1/=λαc c c l （4）求得相似准数：λα/l Nu =2、气体垂直喷向液体表面时液体运动有何特点？对冶金生产有何实际意义？答：以超音速喷出的射流冲向液体表面时，在液体表面形成凹坑。

射流特性对凹坑形状有决定性影响。

实践表明，单位时间通过喷口截面的动量W ↑，穿透深度H c ↑；喷嘴离静止液面的距离H 0↑，穿透深度H c ↓。

如果W ↑，H 0↓，H c ↑，促进凹坑表面产生冲击波。

在冲击波作用下，液体被破碎成液滴，并呈抛物线状飞散，这就是所谓的喷溅现象。

在转炉炼钢过程中，应尽量避免喷溅现象，所以合理的操枪曲线对转炉炼钢是至关重要的。

3、根据平板层流对流传热公式，利用类比法求得平板层流对流传质公式。

提示：2/13/1Re Pr 664.0=Nu解：平板层流对流传热公式为 2/13/1Re Pr 664.0=Nu 根据类比法：对应于普朗特准数aν=Pr ，用施密特准数iD Sc ν=替换；对应于努谢尔特准数λαlNu =，用谢伍德准数ii D l k Sh =替换；则有平板层流对流传质公式为2/13/1Re 664.0Sc Sh = 4、喷嘴旋流强度对气流结构有何影响？对冶金生产有何实际意义？答：旋流强度是表明旋流设备（喷嘴）所产生旋转射流特性的几何特征数，用S 表示。

旋流强度对气流结构的影响有：（1）对速度场的影响:S ↑，旋转射流卷吸周围介质的气体量↑，紊流扩散越强，消耗的能量↑，速度衰减快。