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1、第六章第六章复习题复习题 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
2、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
3、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，GrNuPr的物理意义BiNu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相似原理与量纲分析61 、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
4、 空气的加热过程。实物中空气的平均流速为 6.03m/s，问模型中的流速应为若干？若 模型中的平均表面传热系数为 195W/(m2K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实 物中流体的 Pr 数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？用价值的。这样的模化试验是有实分相近数并不严格相等，但十型与流体的上述模化试验，虽然模得：又由：时的物性参数为：和空气在应相等实物中的根据相似理论，模型与解：Pr)/(99.3659. 293. 381195)(/85.2003. 6885.3406.15)(680. 0Pr,/1093. 3,/1085.34200703. 0Pr,/1059. 2,
5、/1006.15C2020020Re212212212221 12221122 226 212 126 1KmWllhhNuNusmullululuKmWsmCKmWsmCClll62、对于恒壁温边界条件的自然对流，试用量纲分析方法导出：Pr),(GrfNu 。提示：在自然对流换热中tga起相当于强制对流中流速的作用。 11010111)()()(0)(347)(1111121133111111211111311131 13333 32222 21111 13211121233231adcbLTMTLTLMTMLTMtgcLtgLtghLrnLTMLTLMLLTMLTTMLctghdcbadc
6、bbcbddcccbbbadcbadcbadcba，解得：展开：则各准内涵表达式如下，解：Pr)(Pr/)(03031313/)(22/322/121202/)(0110 3333333323133332323333333333212 3330102032 222232222232212222222322223 20011 1，即原则性准则方程：，得：各系数乘以，GrfNuctgcLadcbMTLTLTLMTLMLTLGrtLgtgLadcbTLMTLTLMTLMLMLNuhLtghLcbdcbbdcbaddcccbbbbadcbbdcbacbddcccbbbba63、试用量纲分析法证明，恒壁
7、温情况下导出的Pr),(GrfNu 的关系式对于恒热流边界条件也是合适的，只是此时Gr数应定义为24/qlgGr 。 证明：在习题 18 的分析中以 q 代替t（因为此时热流密度已知，而t中的壁温为未知） ，则有),(1pclqgfh ，仍以l ,为基本变量，则有：hlhldch111111 ； 2222222222222222221551311511315 2 L cchdchdchdchTMLMTLTMLMLLMTqgl12，22c，22b，42d得 Grqlglqg24 4221 2 ； Pr,33333、GrfNucclp pdch j 。 64、已知：对于常物性流体横向掠过管束时的对
8、流换热，当流动方向上的排数大于 10 时，试验发现，管束的平均表面传热系数 h 取决于下列因素：流体速度 u ；流体物性pc、；几何参数21ssd、。 求：试用量纲分析法证明，此时的对流换热关系式可以整理为：dsdsfNu/PrRe21、解：基本物理量有 h、u、pC、d、1s、2s、共九个，基本量纲有 4 个 （时间 T、长度 L、质量 M、温度 Q） ，n=9，=7。方程有五组，选取hdu,为基本物理量，得：1111 1dcbadhu2222 2dcbadu3333 3dcba pduc4444 14dcbadus5555 25dcbadus31 minTMQhdLddmin 11 min
9、TMLd31 minTMLQd1 min LTud11111111113311 1dcbadcacdcLTQM2222222222331 2dcbadcacdcLTQM33333333332321 3dcbadcacdcLTQM444444444413 4dcbadcacdcLTQM555555555513 5dcbadcacdcLTQM 上式等号左边为无量纲量，因此等号右边各量纲的指数必为零（量纲和谐原理） ，故得： 003301011111111111dcbadcacdc 10011111badc 03030012222222222dcbadcacdc 11102222badc 02032
10、0103333333333dcbadcacdc 00113333badc 0103004444444444dcbadcacdc 00104444badc 0103005555555555dcbadcacdc 10005555badc因而得：Nundduh 0110 1Re/1011 2 udduPr1100 3 p pcducdsdus10010 14dsdus20010 25因此 ).(21sscdufhp的关系式可转化为：)Pr.(Re21 ds dsfNu 65、已知：有人曾经给出下列流体外掠正方形柱体（其一面与来流方向垂直）的换 热数据：NuRePr4150002.2125200003
11、.9117410000.7202900000.7求：采用mnCNuPrRe的关系式来整理数据并取 m=1/3，试确定其中的常数 C 与指 数 n 在上述 Re 及 Pr 的范围内，当方形柱体的截面对角线与来流方向平行时，可否用此式 进行计算，为什么？解： 由mnCNuPrRe有PrlgRelglglgmnCNu根据实验数据有： RelgPrlg1lg与mNu 成线性关系NulgRelgPrlg1 m Prlg31lgNuRelg 1.62 3.699 0.1141 1.5059 3.699 2.0969 4.3010 0.1970 1.8999 4.301 2.0681 4.6128 -0.0
12、52 2.1201 4.6128 2.3054 4.9542 -0.052 2.3574 4.9542678. 0699. 39542. 45059. 13574. 2nClg为直线在纵坐标上的截距。 不能将上述关联式用于截面对角线与来流平行的情形，因为两种情形下流动方向与物 体的相对位置不同。 66、已知：如图，有人通过试验得了下列数据：smu/151，KmWh2/40，smu/202，KmWh2/50。设 nmCNuPrRe。特征长度为l。 求：对于形状相似但ml1的柱体试确定当空气流速为 15m/s 及 20m/s 时的平均表面传热系数。四种情形下定性温度之值均相同。解：(1);5 .
13、75 . 015uRe,205 . 0401 11 fffffLNu(2);105 . 020Re,255 . 0502 22 fffffLuNu(3);15115Re,3 3 ffflhNu(4)fflhNu20Re,44 4 。nmCNuPrRe，对四种情况，mC、nPr均相同，由 1、2 两情形得： nmffnmffCCPr1025Pr5 . 720，由此得：m 105 . 72520，m=0.766。由（3）得：nffChPr15766. 03 ，与（1）相除得： KmWhhhffff2766. 03766. 03 766. 0766. 03/25.34220,5 . 7 15 20,/5 . 7/15/20/；由（4）得：nffChPr20766
