流热仿真课后作业

CFD基础课程系列丨第1章热流体仿真是什么？前言随着计算机硬件和软件的发展，产品的设计开发环境发生了日新月异的变化。

就像2维制图进化为3维制图那样，CAE（Computer Aided Engineering）的利用机会越来越多了。

以前只有仿真专职工程师使用的热流体（CFD, Computational Fluid Dynamics）计算软件，现在设计人员进行热流体仿真的需求也在不断增加。

热流体仿真已经逐渐成为技术人员必须具备的技能。

但是，对于日常工作繁忙的设计人员来说学习和理解热流体力学以及CFD涉及的理论/概念有很多困难。

在这个《CFD基础课程系列》里，针对刚刚开始，或者将要开始进行热流体仿真的工程师，介绍有关的基础知识和基本概念。

教程内容尽量回避不容易理解的公式和专用名词，尽力通过通俗易懂的语言和直观的现象来阐诉CFD的概念。

每次以3到4页的篇幅逐步发布。

衷心希望本系列能够对大家的日常业务有所帮助。

同时，由于编者水平有限，错误和纰漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

第1章热流体仿真是什么？在第一章里，我们介绍流体和热的传递有关的现象，以及流体仿真的优点和注意点。

1.1 热流体相关的现象常温下空气能够自由流动，从而没有明确的形状，具有这种流动性质的物体统称为流体。

图1.1 三种物质状态地球上存在各种各样的流体，空气和水最具有代表性。

我们身边很多现象都与流体的流动和热的传递有关。

比如，汽车车体和飞机机体周围的空气流动对汽车和飞机的性能影响很大。

电子器械和电子回路的设计中，为了避免部件超过容许温度，散热设计就非常重要。

另外，空调设备的设计和研究高层建筑周围产生的建筑风，热岛现象时，准确掌握空气和热的传递对于营造舒适的环境非常关键。

这些流体和热的传递现象与我们的生活息息相关，对于这些现象的理解和掌握是一个极其重要的课题。

图1.2 流体和热的传递有关的现象1.2 热流体仿真的优点和缺点上一节列举的各种现象可以通过实验得到实际现象的数据和信息。

第五章热流体仿真基础知识（2）在这个《CFD基础课程系列》⾥，针对刚刚开始，或者将要开始进⾏热流体仿真的⼯程师，我们尽量通过通俗易懂的语⾔和直观的现象来阐述CFD的概念。

在第五章的第⼀部分，我们介绍了热流体的基本⽅程，有限体积法的概念以及计算域选定的思想⽅法。

第⼆部分，我们将介绍热流体仿真中必不可少的计算域内的⽹格划分，边界条件和初始条件设置的思想⽅法和概念。

5.4计算域内的⽹格划分通过对基本⽅程的离散化，可以建⽴相邻空间之间的关系。

仿真区域的流速分布和温度分布是通过相邻空间的关系计算得到的，所以仿真区域需要被划分成许多细⼩空间。

每个被划分（分割）的细⼩空间被称为单元，单元的集合被称为⽹格。

每个单元的流速，温度都会被计算，每个单元都只有⼀个流速或者温度的值。

⽽单内的流速，温度的分布是⽆法得到的。

图5.11是⼀个中央处于⾼温，周边处于低温的例⼦。

从这个例⼦可以看到，单元越⼤⼀个值的表现范围就越⼤，流速/温度的分布就越粗糙，单元之间物理量的过渡就越不平滑。

图5.11 单元⼤⼩与仿真结果的关系⼀般来说，采⽤⼤单元（单元数少）时，计算次数少，计算时间短，但是因为分布粗糙，计算精度低。

相反，采⽤⼩单元（单元数多）时，所需计算次数多⽽计算时间长，但是计算精度会⽐较⾼。

为了保证计算时间和精度的平衡，⼀般在关注物体的周围，流场或者温度场变化⼤的区域，⽹格划分的细⼩⼀些，远离物体的区域由于物理场的变化⽐较缓和，⽹格可以划分得⼤⼀些。

⽹格划分有2⼤类，图5.12的左下图所⽰，单元形状和⼤⼩⾮常规则，称为结构⽹格。

右下图的⾮规则单元称为⾮结构⽹格。

图5.12 ⽹格划分的例⼦各种⽹格的单元种类如图3.13所⽰。

图5.13 代表性的单元种类3维仿真时，结构⽹格由6⾯体单元构成，⽽⾮结构⽹格则由4⾯体，5⾯体单元构成。

结构⽹格的6⾯体单元的形状和⼤⼩⾮常规则，具有⽹格的划分容易⽽且计算速度快的优势。

⽽⾮结构⽹格是由4⾯体和5⾯体单元组合⽽成，⽹格的划分⽐较困难，但是由于单元形状和尺⼨的⾃由度⽐较⼤，忠实体现物体形状的能⼒强，适合于具有复杂形状物体的⽹格划分。

冷热源系统仿真及模拟技术作业及答案冷热源系统仿真与模拟技术作业作业⼀1、下⾯两个表中数字某地区冬季和夏季某⼀天24⼩时温度与时间逐时的纪录，试将它们拟合为解析式。

夏季某⼀天纪录冬季拟合程序与结果x=1:1:24 %时间y=[9 9 9 8 8 7 8 8 9 10 10 11 12 13 14 15 15 14 14 13 12 11 10 10] %温度plot(x,y,'r*') %绘制散点图hold onz=polyfit(x,y,8) %拟合曲线f=poly2sym(z)t=ezplot(f,x) %绘制拟合曲线axis equalset(t,'color','k','LineWidth',2) %设置颜⾊线宽grid ontitle('室外计算动态温度变化曲线')xlabel('时间t')ylabel('温度℃')legend('测点温度','拟合曲线',4)x =1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24y =9 9 9 8 8 7 8 8 9 10 10 11 12 13 14 15 15 14 14 13 12 11 10 10z =-0.0000 0.0000 -0.0003 0.0064 -0.0843 0.6582 -2.8005 5.2339 5.9125f =-4802332636301355/75557863725914323419136*x^8+7770865066390009/118059 1620717411303424*x^7-2582571579625883/9223372036854775808*x^6+7336205 909107015/1152921504606846976*x^5-6072036795535865/72057594037927936*x^4+5928170955810477/9007199254740992*x^3-3153077058300105/1125899906842624*x^2+5892847258417429/1125899906842624*x+3328416024736531/56294 99534213125101520时间t室外计算动态温度变化曲线温度℃102030405060夏季拟合程序与结果x=1:1:24 %时间y=[22 21 20 20 19 19 20 21 23 25 27 29 31 33 30 30 30 28 27 26 26 25 24 23] %温度plot(x,y,'r*') %绘制散点图 hold onz=polyfit(x,y,8) %拟合曲线 f=poly2sym(z)t=ezplot(f,x) %绘制拟合曲线 axis equalset(t,'color','k','LineWidth',2) %设置颜⾊线宽 grid ontitle('室外计算动态温度变化曲线') xlabel('时间t') ylabel('温度℃')legend('测点温度','拟合曲线',4)x =1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2324 y =22 21 20 20 19 19 20 21 23 25 27 29 31 33 30 30 30 28 27 26 26 25 24 23z = 0.0000 -0.0000 0.0006 -0.0137 0.1646 -1.0700 3.7379 -7.0769 26.3189 f = 5302894033010137/37778931862957161709568*x^8-4352486954638837/295147905179352825856*x^7+90267959562579/144115188075855872*x^6-7913273719446751/576460752303423488*x^5+1482211298348373/9007199254740992*x^4-4818878662498415/4503599627370496*x^3+8416916732755351/2251799813685248*x^2-995989105349795/140737488355328*x+3704056202434249/1407374883553285101520时间t室外计算动态温度变化曲线温度℃1020304050602、请对下⾯计算公式编程，⽤来计算溴化锂溶液的焓值。

流热仿真考试重点整理一、填空、名词解释（2个）、简答（4个）重点：1、网格的类型有哪些？优缺点？适用场合？答：（1）网格类型有结构网格和非结构网格。

（2）①结构网格的网格中带节点，排列有序，邻点的关系明确，对于复杂的几何区域结构网格是分块构造的；②非结构网格的网格中节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名，网格的生成过程比较复杂，但却有着极好的适应性，尤其对于具有复杂边界条件的流场计算问题特别有效。

非结构网格一般通过专门的程序或软件来生成。

（3）适用场合：①结构网格适用于对计算精度有较高要求；②非结构网格适用于复杂边界条件及动网格的情况下。

2、常用的二维和三维单元有哪些？与网络类型对应的关系？答：①在结构网格中，常用的2D网格单元是四边形单元，3D网格单元是六面体单元。

②在非结构网格中，常用的2D网格单元还有三角形单元，3D网格单元还有四面体单元和五面体单元。

3、CFD控制方程组有哪些？各用在什么地方？答：（1）控制方程组：质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程；（2）①质量守恒方程：任何流动问题都必须满足；②动量守恒方程：任何流动系统都必须满足；③能量守恒方程：包含有热交换的流动系统必须满足。

4、什么是离散化？答：即对空间上连续的计算区域进行划分，把它划分许多个字区域，并确定每个区域中的节点，从而生成网格。

5、湍流模型？边界条件？答：（1）FLUENT软件中提供的湍流模型有：S-A模型、K-ε模型、K-ω模型、雷诺应力模型、大涡模拟模型；（2）边界条件：湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义湍流的边界条件。

6、离散化的方法？各自的特点？答：（1）常用的离散化方法：有限差分法、有限元法、有限元体积法；（2）特点：①有限差分法：发展较早，比较成熟，较多的用于求解双曲型和抛物型问题。

用它求解边界条件复杂、尤其是椭圆型问题不如有限元法或有限体积法方便；②有限元法：具有广泛地适应性，特别适用于几何及物理条件比较复杂的问题，而且便于程序的标准化，对椭圆型方程问题有更好的适应性。

floefd流动与传热仿真入门及案例FloEFD是一款用于流动与传热仿真的软件，可以帮助工程师们更好地理解和优化产品的热性能。

以下是一些FloEFD流动与传热仿真的入门及案例：入门：1. 了解基础知识：在开始使用FloEFD之前，建议先了解一些关于流动和传热的基本知识，如流体动力学、传热学等。

这将有助于更好地理解FloEFD的原理和应用。

2. 学习软件操作：可以通过FloEFD的官方网站、教程、视频等途径学习软件的操作，掌握基本的功能和命令。

3. 建立模型：使用FloEFD进行流动与传热仿真需要建立模型。

可以通过软件自带的建模工具或CAD软件建立模型，并导入到FloEFD中。

4. 设置仿真参数：根据实际问题的需要，设置合适的仿真参数，如流体属性、边界条件、求解器设置等。

5. 运行仿真：设置好参数后，可以运行仿真并进行结果分析。

案例：1. 电子设备散热仿真：使用FloEFD对电子设备进行散热仿真，分析设备的温度分布、热流密度等参数，优化设备的散热设计。

2. 汽车发动机冷却系统仿真：通过FloEFD对汽车发动机冷却系统进行仿真，模拟冷却液的流动和传热过程，优化冷却系统的性能。

3. 建筑通风和空调系统仿真：使用FloEFD对建筑通风和空调系统进行仿真，模拟空气的流动和传热过程，优化系统的性能和能耗。

4. 流体机械内部流动仿真：通过FloEFD对流体机械内部流动进行仿真，分析流体的流动特性和机械的效率，优化机械的设计。

5. 食品加工过程传热仿真：使用FloEFD对食品加工过程进行传热仿真，模拟加工过程中的热量传递和温度变化，优化加工工艺和设备设计。

总之，FloEFD流动与传热仿真入门需要掌握基础知识、软件操作、模型建立和参数设置等技能，通过实际案例的应用可以更好地理解和应用FloEFD软件。

第五章对流换热思考题1、在对流换热过程中，紧靠壁面处总存在一个不动的流体层，利用该层就可以计算出交换的热量，这完全是一个导热问题，但为什么又说对流换热是导热与对流综合作用的结果。

答：流体流过静止的壁面时，由于流体的粘性作用，在紧贴壁面处流体的流速等于零，壁面与流体之间的热量传递必然穿过这层静止的流体层。

在静止流体中热量的传递只有导热机理，因此对流换热量就等于贴壁流体的导热量，其大小取决于热边界层的厚薄，而它却受到壁面流体流动状态，即流动边界层的强烈影响，故层流底层受流动影响，层流底层越薄，导热热阻越小，对流换热系数h也就增加。

所以说对流换热是导热与对流综合作用的结果。

2、试引用边界层概念来分析并说明流体的导热系数、粘度对对流换热过程的影响。

答：依据对流换热热阻主要集中在热边界层区域的导热热阻。

层流边界层的热阻为整个边界层的导热热阻。

紊流边界层的热阻为层流底层的导热热阻。

导热系数越大，将使边界层导热热阻越小，对流换热强度越大；粘度越大，边界层（层流边界层或紊流边界层的层流底层）厚度越大，将使边界层导热热阻越大，对流换热强度越小。

3、由对流换热微分方程知，该式中没有出现流速，有人因此得出结论：表面传热系数h与流体速度场无关。

试判断这种说法的正确性?答：这种说法不正确，因为在描述流动的能量微分方程中，对流项含有流体速度，即要获得流体的温度场，必须先获得其速度场，“流动与换热密不可分”。

因此表面传热系数必与流体速度场有关。

4、试引用边界层概念来分析并说明流体的导热系数、粘度对对流换热过程的影响。

答：依据对流换热热阻主要集中在热边界层区域的导热热阻。

层流边界层的热阻为整个边界层的导热热阻。

紊流边界层的热阻为层流底层的导热热阻。

导热系数越大，将使边界层导热热阻越小，对流换热强度越大；粘度越大，边界层（层流边界层或紊流边界层的层流底层）厚度越大，将使边界层导热热阻越大，对流换热强度越小。

5、对管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热?答：采用短管，主要是利用流体在管内换热处于入口段温度边界层较薄，因而换热强的特点，即所谓的“入口效应”，从而强化换热。

课后作业答案课后作业答案1-2理发吹风器的结构⽰意图如附图所⽰，风道的流通⾯积，进⼊吹风器的空⽓压⼒，温度℃。

要求吹风器出⼝的空⽓温度℃，试确定流过吹风器的空⽓的质量流量以及吹风器出⼝的空⽓平均速度。

电加热器的功率为1500W 。

解：1-3淋浴器的喷头正常⼯作时的供⽔量⼀般为每分钟。

冷⽔通过电热器从15℃被加热到43℃。

试问电热器的加热功率是多少？为了节省能源，有⼈提出可以将⽤过后的热⽔（温度为38℃）送⼊⼀个换热器去加热进⼊淋浴器的冷⽔。

如果该换热器能将冷⽔加热到27℃，试计算采⽤余热回收换热器后洗澡15min 可以节省多少能源？解：电热器的加热功率：kWW tcm QP 95.16.195060)1543(101000101018.4633==-=?==-ττ15分钟可节省的能量： t cm Q )1527(15101000101018.4633=-=?=-1-10 ⼀炉⼦的炉墙厚13cm ，总⾯积为20，平均导热系数为1.04w/m.k ，内外壁温分别是520℃及50℃。

试计算通过炉墙的热损失。

如果所燃⽤的煤的发热量是 2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要⽤掉多少千克煤？解：根据傅利叶公式每天⽤煤1-11 夏天，阳光照耀在⼀厚度为40mm 的⽤层压板制成的⽊门外表⾯上，⽤热流计测得⽊门内表⾯热流密度为15W/m 2。

外变⾯温度为40℃，内表⾯温度为30℃。

试估算此⽊门在厚度⽅向上的导热系数。

解：，1-12 在⼀次测定空⽓横向流2260cm A =kPa p 100=251=t 472=t 31000cm 2m KW t A Q 2.7513.0)50520(2004.1=-??=?=δλd Kg /9.3101009.22.753600244=δλtq ?=)./(06.0304004.015K m W t q =-?=?=δλ过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空⽓温度t f =20℃，管⼦外径 d=14mm ，加热段长80mm ，输⼊加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空⽓，试问此时的对流换热表⾯传热系数多⼤？解：根据⽜顿冷却公式所以＝49.33W/(m .k)1-18 宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。

水水传热实验仿真思考题水水传热实验仿真思考题1. 引言传热是我们生活中随处可见的现象，而最常见的传热方式之一便是热量的传导。

而在热量传导中，涉及到水水传热实验的仿真思考题，则是一个具有实用价值和学术研究价值的话题。

本文将从深度和广度的角度来讨论水水传热实验仿真的一些思考题，并通过分析和探讨，帮助读者更深入地理解这一主题。

2. 传热实验的意义传热实验是科学研究和工程应用中重要的手段之一，它能够帮助我们理解热量在物质中的传播机制，为工程设计和能源优化提供参考依据。

水水传热实验是其中的一种常见实验方法，通过对两个水体之间的热量传导进行观察和测量，可以研究不同材料、温度和流体条件下的传热特性。

3. 实验设计之一：水水传热实验的仿真为了更深入地理解水水传热实验的仿真，我们可以使用计算机仿真软件进行模拟实验。

我们需要明确仿真的目标和参数，例如我们可以设定两个水体之间的初始温度和质量，然后通过计算瞬时传热速率和温度变化情况来模拟实验过程。

仿真软件可以提供相应的算法和计算模型，通过输入初始条件和设定传热模型，我们可以获得仿真结果。

4. 实验设计之二：控制变量法为了更好地理解水水传热实验的原理和特性，我们可以采用控制变量的方法进行多组实验比较。

在这种实验设计中，我们保持一些关键变量不变，例如水体的质量和温度差，然后改变其他变量，例如介质的类型和流体的速度，观察它们对传热速率的影响。

通过对比不同实验组的结果，我们可以得出结论，进一步理解水水传热的规律。

5. 实验结果和分析通过水水传热实验的仿真和多组实验比较，我们可以得到一系列数据和观察结果。

通过对这些结果的分析，我们可以发现一些规律和趋势。

我们可以发现传热速率与温度差的关系、介质类型对传热性能的影响等等。

这些结果不仅可以帮助我们理解水水传热的机制，还可以为工程设计和能源优化提供参考。

6. 对水水传热的个人观点和理解个人观点和理解在科学研究和实验设计中起到重要的作用。

数据中心热问题的热流仿真与冷却优化近年来，数据中心的规模不断扩大，处理的数据量也大幅增加。

随着数据中心的运行时间不断延长，热问题成为一个引人注目的热点话题。

为了解决这个问题，研究人员开始使用热流仿真技术和冷却优化方法来改善数据中心的热管理。

数据中心的热流仿真是通过数值模拟方法来模拟数据中心中的热传输过程，从而预测和评估数据中心的热特性。

这些模拟主要基于流体力学原理和热传导定理，并考虑到数据中心中的空气流动、散热设备和其他热源。

通过热流仿真，研究人员可以定量地评估数据中心的热问题，并提供冷却系统设计的指导。

在热流仿真过程中，研究人员通常会使用计算流体力学（CFD）软件来模拟数据中心的热特性。

这些软件可以对流体流动、传热和能量转移过程进行仿真，并根据所设定的物理和边界条件来计算数据中心中的温度和风速分布。

通过这些仿真结果，研究人员可以识别数据中心中的热点区域、冷房空气流动不良的地方以及可能导致热问题的原因。

在进行热流仿真时，冷却优化是一个必不可少的环节。

冷却优化旨在通过调整数据中心的冷却系统来提高热管理的效果并降低能源消耗。

常见的冷却优化方法包括：优化冷却设备的布局和位置、改善冷却空气流动的通道设计、增加冷却机组的效率以及优化冷却控制策略等。

冷却优化的关键是找到最合适的冷却方案。

为此，研究人员通常会采用试错的方法，通过对不同方案的模拟和评估来找到最佳的冷却设计。

他们会根据数据中心的布局和需求，设定不同的参数，比如空调的冷气流速和温度、机柜的排列方式等，然后分析不同参数组合下的热流模拟结果，评估不同方案的优劣。

另外，为了进一步优化冷却效果，研究人员也在数据中心中采用了一些创新的冷却技术。

例如，利用热传感器和智能控制系统来实时监测和调整数据中心的温度和风速；使用冷水或液氮来直接冷却散热设备，以提高散热效果；采用风道设计和热隔离墙等措施来改善空气流动。

总之，数据中心的热问题的热流仿真与冷却优化是解决数据中心热管理难题的重要手段。

1.研究对象：冷、热水换热器问题描述：一个冷、热水混合器的部流动与热量交换问题。

温度为T=350k 的热水自上部的热水小管嘴流入，与自下部右侧小管嘴流入的温度为290k的冷水在混合器部混合进行热量与动量交换后，自下部左侧小管嘴流出。

混合器结构如下图1-1所示。

输入条件：热水温度T r =350K,热水入口速度v r =10m/s; 冷水温度T l =290K,冷水入口速度v l =10m/s; 图1.1 换热器简图2.利用GAMBIT 建立计算模型2.1创建混合器网格图打开gambit ，选择fluent5/6求解器，首先在工作区建立20*20的网格，再根据模型的几何尺寸要求，确定出不同类型边界的交点及圆弧中心点。

再由节点逐步建立出混合器的壁面及各个小管嘴，最终建成各个面，从而生成换热器的几何模型。

打开“mesh edges ”,选取边线，对各个线的部节点进行重新剖分。

在“edges ”选中取边界线LA,CD,FG,GH,KL,在“interval count ”中填入15，将各条边分成15份。

同样操作，其它边分成5分。

完成上述工作后，可查看网格划分情况，如图2.1所示： 图2-1 换热器网格图 A B C D E P Q S T F G H I U VJK L 热水入口混合后出口冷水入口3CM 20CM2.2设置边界类型如图1.1所示，这个换热器的边界主要就是入口边界与出口边界需要设置，入口边界有冷水入口ST与热水入口UV，出口边界只有冷热水混合后出流口PQ，因此打开”ZONES”中“Specify Boundary Type”对话框，在“Action”项选add,创建名称“inlet1”，并选择“velcocity inlet”类型，最后选取边界线ST，点击Apply,这样就设置了ST的边界类型，类似的操作，可设置边界UV和PQ的边界类型分别为“inlet2”“outlet”。

设置结果如图2.2所示：图2.2边界类型设置对话框至此保存，并选择File/Export/Mesh命令，选中Export 2D Mesh输出mixowwang.msh文件，该文件可直接有Fluent读入。

第六章复习题1、什么叫做两个现象相似，它们有什么共性？答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对于成比例，则称为两个现象相似。

凡相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则）对应相等。

（1） 初始条件。

指非稳态问题中初始时刻的物理量分布。

（2） 边界条件。

所研究系统边界上的温度（或热六密度）、速度分布等条件。

（3） 几何条件。

换热表面的几何形状、位置、以及表面的粗糙度等。

（4） 物理条件。

物体的种类与物性。

2．试举出工程技术中应用相似原理的两个例子．3．当一个由若干个物理量所组成的试验数据转换成数目较少的无量纲以后，这个试验数据的性质起了什么变化？4．外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？5、对于外接管束的换热，整个管束的平均表面传热系数只有在流动方向管排数大于一定值后才与排数无关，试分析原因。

答：因后排管受到前排管尾流的影响（扰动）作用对平均表面传热系数的影响直到10排管子以上的管子才能消失。

6、试简述充分发展的管内流动与换热这一概念的含义。

答：由于流体由大空间进入管内时，管内形成的边界层由零开始发展直到管子的中心线位置，这种影响才不发生变法，同样在此时对流换热系数才不受局部对流换热系数的影响。

7、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。

这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动。

8．简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律．9．简述数数，数，Gr Nu Pr 的物理意义．Bi Nu 数与数有什么区别？ 10．对于新遇到的一种对流传热现象，在从参考资料中寻找换热的特征数方程时要注意什么？相似原理与量纲分析6－1 、在一台缩小成为实物1/8的模型中，用200C 的空气来模拟实物中平均温度为2000C 空气的加热过程。

第四章4.2 某平壁材料的导热系数)1(0aT +=λλ W/(m·K)， T 的单位为℃。

若已知通过平壁的热通量为q W/m 2，平壁内表面的温度为1T 。

试求平壁内的温度分布。

解：由题意，根据傅立叶定律有q ＝－λ·dT/dy即q ＝－λ0（1＋αT ）dT/dy分离变量并积分100(1)d d TyT aT T q y λ+=-⎰⎰220011()()2a T T T T qy λλ-+-= 整理得220001122()20a T T T T qy λλλ+-++=此即温度分布方程4.3 某燃烧炉的炉壁由500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及250mm 厚的普通砖砌成。

其λ值依次为1.40 W/(m·K)，0.10 W/(m·K)及0.92 W/(m·K)。

传热面积A 为1m 2。

已知耐火砖内壁温度为1000℃，普通砖外壁温度为50℃。

（1）单位面积热通量及层与层之间温度；（2）若耐火砖与绝热砖之间有一2cm 的空气层，其热传导系数为0.0459 W/(m·℃)。

内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？ 解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为r 1、r 2、r 3。

（1）由题易得r 1＝b λ＝110.51.4mWm K--＝0.357 m 2·K/W r 2＝3.8 m 2·K/W r 3＝0.272·m 2 K /W所以有q ＝123Tr r r ∆++＝214.5W/m 2由题T 1＝1000℃ T 2＝T 1－QR 1 ＝923.4℃T 3＝T 1－Q （R 1＋R 2） ＝108.3℃ T 4＝50℃（2）由题，增加的热阻为r’＝0.436 m 2·K/W q ＝ΔT/（r 1＋r 2＋r 3＋r’） ＝195.3W/m 24.4某一Φ60 mm×3mm 的铝复合管，其导热系数为45 W/(m·K)，外包一层厚30mm 的石棉后，又包一层厚为30mm 的软木。

2019年精选高中物理选修2-2第四章热与热机粤教版课后练习三十二第1题【单选题】下列说法中正确的是( )A、只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积B、空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作过程不遵守热力学第二定律C、气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加D、一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变【答案】：【解析】：第2题【单选题】有以下说法，其中不正确的是( )A、空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，制冷机的工作是遵守热力学第二定律的B、对于一定量的气体，当其温度降低时，速度大的分子数目减少，速率小的分子数目增加C、从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的．D、一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，体积增大，则单位时间撞在单位面积上的气体分子数减少【答案】：【解析】：第3题【单选题】下列关于热机的说法中正确的是( )A、热机为外界提供动力在压缩冲程B、所有的热机都是用汽油作为燃料C、汽车排出的尾气发生在热机做功冲程D、热机对大气的污染主要是尾气的排放【答案】：【解析】：第4题【单选题】下列说法不正确的是( )A、世界上有多种形式的能量，如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量B、如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到100%C、在各种单晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性D、在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加【答案】：【解析】：第5题【单选题】内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，则( )A、这些气体的内能一定不变B、这些气体的内能一定增加C、这些气体的温度一定降低D、这些气体的温度一定升高【答案】：【解析】：第6题【单选题】下列几个生活中的用电器正常工作时的电流值，你认为可能的是( )A、小明一家三口所用的电饭锅工作电流是200mAB、教室里的日光灯工作时的电流是2AC、冰箱制冷机启动后通过它的电流是0．55AD、看书用的台灯正常发光时的电流是5A【答案】：【解析】：第7题【单选题】下列说法中正确的是( )A、气体吸收热量，其分子的平均动能就增大B、科学不断进步，制冷机可以使温度降到热力学零度C、在完全失重的情况下，熔化的金属能够收缩成标准的球形D、温度、压力、电磁作用等不可以改变液晶的光学性质【答案】：【解析】：第8题【单选题】磊磊陪爸爸看车展，看到了新款红旗轿车，他想知道中国生产的第一辆红旗轿车四冲程热机工作时提供动力的是( )A、做功冲程B、吸气冲程C、压缩冲程D、排气冲程【答案】：【解析】：第9题【单选题】传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用．如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器…演示位移传感器的工作原理如图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x．假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )A、物体M运动时，电源内的电流会发生变化B、物体M运动时，电压表的示数会发生变化C、物体M不动时，电路中没有电流D、物体M不动时，电压表没有示数【答案】：【解析】：第10题【单选题】关于能量和能源，下列说法中正确的是( )A、能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加B、能量在转化和转移过程中，其总量只会不断减少C、能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要D、能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源【答案】：【解析】：第11题【单选题】下列说法错误的是( )A、显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B、气体的温度越高，分子的平均动能越大C、既使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的D、空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，说明制冷机的工作不遵守热力学第二定律【答案】：【解析】：第12题【单选题】如图为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时致冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )A、热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B、电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C、电冰箱的工作原理违反热力学第一定律D、电冰箱的工作原理违反热力学第一定律【答案】：【解析】：第13题【单选题】采用下述哪种措施可以提高机械效率？( )A、总功一定，减小有用功B、总功一定，增大额外功C、有用功一定，增大总功D、额外功一定，增大有用功【答案】：【解析】：第14题【单选题】关于能源的开发和利用，下列观点中错误的是( )A、能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为B、根据能量守恒，能源是取之不尽、用之不竭的C、能源的开发和利用，必须同时考虑对生态环境的保护D、不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径【答案】：【解析】：第15题【单选题】根据你学的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是( )A、机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能B、凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体C、尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到﹣293℃D、第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来【答案】：【解析】：第16题【多选题】如图为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )A、热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B、电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，其外界影响是有冷凝器放热C、制冷剂在整个循环过程中都是气体状态D、冷凝器放出的热量大于蒸发器从电冰箱中吸收的热量【答案】：【解析】：第17题【填空题】青藏铁路路基两旁各插有一排碗口粗细、高约2米的铁棒（如图所示），我们叫它热棒．热棒在路基下还埋有5米深，整个棒体是中空的，里面灌有液氨．热棒的工作原理很简单：当路基温度上升时，液态氨受热发生______，上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，气态氨由此______冷却变成了液态氨，又沉入了棒底．这样，热棒就相当于一个天然“制冷机”．（请在横线填写物态变化的名称）．【答案】：【解析】：第18题【填空题】青藏铁路部分路段的路基两旁各插有一排碗口粗细、高约2m的铁棒，我们叫它热棒．热棒在路基下还埋有5m深，整个棒体是中空的，里面灌有少量液氨．热棒的作用相当于天然的“制冷机”，它是我们学过的物态变化知识的创造性应用．热棒的工作原理是：当路基温度升高时，液氨吸热发生______，上升到热棒的上端；气态氨遇冷放热发生______，又沉入棒底．如此不断的循环，有效的防止了路基温度的升高．（填物态变化名称）【答案】：【解析】：第19题【填空题】如图所示，青藏铁路分路段路基两旁各插有一排碗口粗细、高约2米的铁棒，我们叫它热棒．热棒在路基下还埋有5米深，整个棒体是中空的，里面灌有少量液氨．热棒的作用相当于天然的“制冷机”，它是我们学过的物态变化知识的创造性应用．热棒的工作原理是：当路基温度升高时，液态氨吸热发生成气态______上升到热棒的上端；气态氨遇冷放热发生______变成了液态氨，又沉入了棒底．如此不断循环，有效的防止了路基温度的升高．【答案】：【解析】：第20题【填空题】电冰箱利用了叫做氟利昂的物质作为热的“搬运工”，把冰箱冷冻室里的“热”，搬运到了冰箱的外面．氟利昂是一种既容易______化，又容易______化的物质．工作时电动压缩机使氟利昂蒸气压缩并把它压入冰箱外的冷凝器管里，在这里蒸气变成液体并______热，这些热被周围的空气带走．冷凝器里的液态氟利昂，经过一段很细的毛细管进入冰箱内冷冻室的管子里，在这里迅速汽化，______热，使冰箱内温度______．生成的蒸气又被压缩机抽走，压入冷凝器，再液化并把从冰箱内带来的热放出．氟利昂这样循环流动，冰箱冷冻室里就可以保持相当低的温度．【答案】：【解析】：第21题【填空题】汽车是我们十分熟悉的交通工具，也包含丰富的物理知识．①汽车发电机是利用______原理制成的，汽车上的热机工作时提供动力的是______冲程．②汽车晚上行驶时车内灯通常是关闭的，这样可以防止______（选填“车内”或“车外”）的景物平面镜成像而影响到司机对路况的观察．【答案】：【解析】：第22题【计算题】一间面积为30m^2的房间内的空气质量约120kg，根据表中的数据可知，该空调机以最大功率进行制冷，在5min内可以使房间内的空气温度下降约多少℃．[假设房间与外界处于隔热状态，取空气的比热容c=1．0×10^3J/（kg?℃）]．【答案】：【解析】：第23题【计算题】封闭在汽缸里的气体，推动活塞对外做功3×10^4J ，从外界吸收热量5×10^4J ，它的内能变化是多少？内能是增加了还是减少了？【答案】：【解析】：第24题【综合题】如图所示，竖直放置的圆筒形注射器，活塞上端接有气压表，能够方便测出所封闭理想气体的压强．开始时，活塞处于静止状态，此时气体体积为30cm^3 ，气压表读数为1.1×10^5Pa．若用力向下推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离，稳定后气压表读数为2.2×10^5Pa．不计活塞与气缸内壁间的摩擦，环境温度保持不变．?简要说明活塞移动过程中，被封闭气体的吸放热情况""求活塞稳定后气体的体积""对该过程中的压强变化做出微观解释""【答案】：【解析】：第25题【综合题】家庭电路的电压是220V，某空调器处于制冷状态时的功率P1是2．2kW，送风状态时的功率P2是0．22kW，它们是交替运行的，现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示．空调器在前5min内处于什么状态？此时通过它的电流是多少？""在一个周期内，空调器消耗的电能是多少度？""在1h内，空调器消耗的电能是多少度？""【答案】：【解析】：。