流体力学与传热学试题及参考答案
一、填空题：（每空1分）
1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的
和边界层外的 合并考虑，并命名为给热。
答案：热传导；对流传热
2、在工程计算中，对两侧温度分别为t1,t2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是 或 。
答案；221；221tt
3、图3-2表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知，此换热器为 管程，管程流体的走向为 或 。
1
2 3
图3-2 3-18 附图
答案：4；24 153；35142
4、黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的 倍.
答案: 5.39
分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非摄氏温度,即4273300273600=5.39。
5、3-24 用0.1Mpa的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内，由20℃升至60℃，则管内壁的温度约为 。
答案：100℃
6、热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为 。
答案：104℃
分析：ε=2020751T=0.65 1T=104℃ 1
2 3 4 5
7、因次分析法的基础是 ，又称因次的和谐性。
答案：因次的一致性
8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的_____________。
表面力：又称面积力，是毗邻流体或其它物体，作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。它的大小与作用面积成比例。 剪力、拉力、压力
质量力：是指作用于隔离体内每一流体质点上的力，它的大小与质量成正比。 重力、惯性力
流体的平衡或机械运动取决于：
1.流体本身的物理性质（内因）
2.作用在流体上的力（外因）
流体的主要物理性质：
密度：是指单位体积流体的质量。单位：kg/m3 。
重度：指单位体积流体的重量。单位： N/m3 。
流体的密度、重度均随压力和温度而变化。
流体的流动性：流体具有易流动性，不能维持自身的形状，即流体的形状就是容器的形状。静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力，仅能抵抗压力。
流体的粘滞性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切变形的能力。流体的流动性是受粘滞性制约的，流体的粘滞性越强，易流动性就越差。任何一种流体都具有粘滞性。
牛顿通过著名的平板实验，说明了流体的粘滞性，提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)
τ只与流体的性质有关，与接触面上的压力无关。
动力粘度：反映流体粘滞性大小的系数，单位：N•s/m2
运动粘度：ν=μ/ρ
流体静压强具有特性
1.流体静压强既然是一个压应力，它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向，即垂直于作用面，并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关，即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程: P=Po+pgh
等压面：压强相等的空间点构成的面
绝对压强：以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs
相对压强：以当地大气压为基准起算的压强 P
P=Pabs—Pa（当地大气压）
真空度：绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值 Pv
Pv=Pa-Pabs= -P
测压管水头：是单位重量液体具有的总势能
基本问题：
1、求流体内某点的压强值：p = p0 +γh；
2、求压强差：p – p0 = γh ；
内燃机与配件
0引言流体力学与传热学课程学科背景多样，实际应用广泛，有大量的教师奋斗在流体力学与传热学及相关课程的教学改革前线。闫洁等[1]从教师“教”和学生“学”的角度，对“流体力学与传热学基础”进行了教学方法与手段改革的探讨，提出将多种教学方法有机融合，围绕学科交叉、知识融合的特点，致力于激发学生自主学习，并结合机械工程专业的学科特点，对教学内容进行梳理，整理出适合机械工程专业学生的教学内容，为机械工程专业的流体力学与传热学课程改革提供了参考。王维等学者[2]针对不同专业的《流体力学》课程的开设情况，将教师的科研成果以案例形式编入教材，在原教材中引入专业领域的前沿知识，将科研优势转变为教学资源，实现科研对教学的辅助作用。沙毅等[3]对机械类专业的流体力学教学中存在的主要问题进行了分析，引入多元化考核，更全面更科学地对学生的课程学习情况进行考核。作为一种基于学习产出的教育模式，OBE（Outcomes-basedEducation）理念已在西方国家发展多年，近年来在我国教育界兴起。OBE的哲学思想是“以学生为本”，“以学习产出为导向”，将教育的焦点集中在学生受教育后的效果上，基于成果导向进行教学内容、教学方法的设计和教学过程的实施，完全不同于传统的以“教师讲授、内容为本”的教学模式，在提高教学效果上具有明显优势[4-5]。本文以OBE理念为基础，结合自身的教学实践，从教学大纲、教学方法、教学过程、教学考核评价等方面对如何提高“流体力学与传热学”课程的教学效果进行改革探索。1教学中存在的问题流体力学与传热学具有理论性强、公式多、数学和物理知识要求高、内容抽象不易掌握的特点，导致学生普遍认为该课程难学，学习效果并不理想。结合实际的教学经验，目前流体力学与传热学课程教学中主要存在以下方面问题：1.1课时压缩，考核机制单一流体力学与传热学课程是流体力学和传热学两门课程的知识融合，其中的任意一门课程的理论教学学时都不低于32学时，但将两者融合后还是32学时，课时数难以支撑教师完成教学大纲规定的教学任务。此外，学习考核机制仍然沿用期末考试一考决定的方式，已不能适应当前人才培养的需要。1.2教学内容系统性不强任课教师习惯按照教材的章节顺序进行教学，没有把握好各章节之间的内在联系。教学内容的选取合理性不足，致使教学知识点破碎，教学内容不够系统，学生难以从课程全局的角度把握知识点之间的逻辑关系。最终导致“教师难教，学生难学”的现象。1.3缺乏案例教学，知识应用能力薄弱教学中缺乏生动有趣的案例，学生普遍感觉课程枯燥乏味，课堂气氛沉闷。课后练习的工程应用背景不强，难以让学生系统地从工程实际问题中剖析出知识内在的关系，导致学生工程应用能力的培养受到限制，不利于应用型人才的培养。此外，习题缺乏综合性、开放性题型，学生仍然是知识的接受者而不是知识的探究者。导致学生仅能应付简单的知识考核，而对于需进行深入分析的工程应用问题束手无策。2教学改革方案为了更有效地提高教学质量及效率，教学团队从修订教学大纲、精心组织教学过程、合理选择教学方式、优化考核机制等方面开展课程改革。2.1教学大纲及内容突出课程与专业的联系机械工程专业的流体力学与传热学课程主要涉及流体力学和传热学两部分的知识，流体力学在机械专业上的应用主要体现在流体机械方面，因此，在教学大纲中设置典型流体机械的内容，让学生掌握其结构、工作原理和选型方法是十分必要的；传热学部分除了介绍传热的基本方式与传热过程等，还应结合典型换热设备进行讲解，突出基于OBE理念的流体力学与传热学教学改革马秀勤曰晋芳伟曰李永湘（贵州工程应用技术学院机械工程学院，毕节551700）摘要院流体力学与传热学是机械工程专业的基础课，课程理论性强，知识点繁多，传统的教学方式并不能满足当前的教学需要。本文在分析流体力学与传热学课程教学现状的基础上，以OBE理念为指导，结合应用型本科高校的人才培养要求，从教学大纲、教学内容、教学过程、课程考核评价机制等方面就“流体力学与传热学”课程的教学改革进行了探索。关键词院OBE；流体力学与传热学；教学改革
热流体力学的理论研究与应用
热流体力学（Thermofluidynamics）是热力学和流体力学的结合，旨在研究物质内部热力学和流动力学的相互关系。它涉及众多领域，如燃气轮机、涡轮机、飞机发动机和光学、天文学、地质学等。在现代工业和科研领域，热流体力学的理论研究和应用已经发掘了出巨大的潜力。
一、热流体力学的基础
热流体力学研究的基础是热动力学和流体动力学。热动力学主要研究热力学系统中的能量转移和传递规律，包括热平衡、热传递、热功等；流体动力学则研究流体的运动规律，如流态、动量守恒、流量连续守恒等。
基于这两个理论，热流体力学发展了多种热传导模型，如
Fourier 模型和 Cattaneo-Vernotte 模型；以及多种流动模型，如基于 Navier-Stokes 方程的模型和基于 Euler 方程的模型。这些模型被广泛应用于工业、科研和日常生活中的各个领域。
二、热流体力学的应用
1. 热力学系统分析
热力学系统的能量转移和传递过程决定着系统的稳定性和效率。热流体力学的分析方法可以帮助工程师和科学家设计和优化热力学系统。例如，通过分析冷却系统中冷却液的流动规律和传热规律，可以优化散热器的设计，提高散热器的冷却效率。
2. 涡旋动力学分析
涡旋动力学涉及旋流和涡旋的运动规律，广泛应用于飞机、汽车和船舶设计中。热流体力学的涡旋动力学分析方法可以帮助工程师设计高效的涡轮机和涡街增压器，提高动力系统的效率。
3. 复杂流体流动分析
许多工业和研究领域需要分析复杂流体流动，例如燃烧室和电池内部的流动规律。热流体力学的复杂流体流动分析方法可以帮助科学家了解系统内部的动态和稳定性，从而提高系统效率和性能。
4. 模拟和实验研究
热流体力学的理论和分析方法可以帮助科学家进行模拟和实验研究。例如，使用热流体力学的 Navier-Stokes 模型可以对海洋环流和气候变化的动态进行模拟研究；使用热流体力学的流动分析方法可以对水泵和喷气发动机进行实验研究。
