2023年热动面试试题

1.热量传递的三种基本方式。

热量传递的三种基本方式：导热（热传导）、对流（热对流）和热辐射。

2.导热的特点。

a必须有温差；

b物体直接接触：

c依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；

d在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。

3.对流（热对流）（Convection）的概念。

流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一

处传递到另一处的现象。

4对流换热的特点。

当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：

a导热与热对流同时存在的复杂热传递过程

b必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差

c壁面处会形成速度梯度很大的边界层

5.热辐射的特点。

a任何物体，只要温度高于0K,就会不断地向周边空间发出热辐射；

b可以在真空中传播；

c随着能量形式的转变；

d具有强烈的方向性；

e辐射能与温度和波长均有关；

f发射辐射取决于温度的4次方。

6.导热系数，表面传热系数和传热系数之间的区别。

导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。表面

传热系数：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。

影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等传热系数：是表征传热过程强烈限度的标尺,

不是物性参数，与过程有关。

7.傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。

傅立叶定律(导热基本定律)：垂直导过等温面的热流密度，正比于该处的温度梯度，

方向与温度梯度相反。

傅里叶变换公式

OO

—OO

公式描述：公式中F(3)为跳)的像函数，f⑴为F(3)的像原函数。

空隙中充有空气，空气导热系数小，因此保温性好；

(2)空隙太大，会形成自然对流换热,辐射的影响也会增强，因此并非空隙越大越好。

(3)由于水分的渗入，替代了相称一部分空气，并且更重要的是水分将从高温区向低温

区迁移而传递热量•因此，湿材料的导热系数比干材料和水都要大。所以，建筑物的围护结

构，特别是冷、热设备的保温层，都应采用防潮措施。

8.边界条件。

边界条件说明导热体边界上过程进行的特点反映过程与周边环境互相作用的条件

(1)第一类边界条件：已知任一瞬间导热体边界上温度值；

第二类边界条件：已知物体边界上热流密度的分布及变化规律，第二类边界条件相称于

已知任何时刻物体边界面法向的温度梯度值；

(3)第三类边界条件：当物体壁面与流体相接触进行对流换热时，已知任一时刻边界

面周边流体的温度和表面传热系数。

9.接触热阻的概念。

实际固体表面不是抱负平整的，所以两固体表面直接接触的界面容易出现点接触，或者

只是部分的而不是完全的和平整的面接触一一给导热带来额外的热阻，即接触热阻。

10.什么是形状因子？

为了便于工程设计计算，对于有些二维、三维的稳态导热问题，针对已知两个恒定温度边

界之间的导热热流量，可以采用一种简便的计算公式。在这种公式中，将有关涉及物体几何

形状和尺寸的因素归纳在一起，称为形状因子。

11.非稳态导热的分类。

周期性非稳态导热和瞬态非稳态导热

12.Bi准则数,Fo准则数的定义及物理意义。

Bi准则数：物体内部导热热阻物体表面对流换热热阻：

F。准则数：是非稳态导热过程的无量纲时间。

13.集总参数法的物理意义及应用条件。

忽略物体内部导热热阻、认为物体温度均匀一致的分析方法。此时，温度分布只与

时间有关，与空间位置无关。应用条件：Bi<0.14.

14.时间常数的定义及物理意义。

采用集总参数法分析时，物体中过余温度随时间变化的关系式中的PcV/(hA)具有时

间的量纲，称为时间常数。时间常数的数值越小表达测温元件越能迅速地反映流体的温度

变化。

15.非稳态导热的正常情况阶段的物理意义。

当Fo大于或等于0.2时，物体在给定的条件下冷却或加热，物体中任何给定地点过

余温度的对数值将随时间按线性规律变化。物体中过余温度的对数值随时间按线性规律变化

的这个阶段，称为瞬态温度变化的正常情况阶段。

16.半无限大物体的概念。

半无限大物体，是指以无限大的y-z平面为界面，在正x方向伸延至无穷远的物体。在

实际工程中，对于一个有限厚度的物体，在所考虑的时间范围内，若渗透厚度小于自身的厚

度，这时可以认为该物体是个半无限大物体。第四章导热问题数值解法基础1.数值解法

的基本求解过程数值解法，即把本来在时间和空间连续的物理量的场，用有限个离散点上的

值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，从而获得离散点

上被求物理量的值；并称之为数值解。

17..热平衡法的基本思想。

对每个有限大小的控制容积应用能量守恒，从而获得温度场的代数方程组，它从基本物

理现象和基本定律出发，不必事先建立控制方程，依据能量守恒和傅立叶导热定律即可。

18对流换热分析影响对流换热的重要物理因素.

对流换热是流体的导热和对流两种基本传热方式共同作用的结果。其影响因素重要

有以下五个方面：(1)流动起因;(2)流动状态;(3)流体有无相变;(4)换热表面的几何因素;(5)流

体的热物理性质。

19.对流换热是如何分类的?流动起因：自然对流和强制对流；(2)流动状态：层流和紊

流；⑶流体有无相变：单相换热和相变换热⑷换热表面的几何因素：内部流动对流换热和

外部流动对流换热。

20.对流换热问题的数学描写中涉及那些方程？

连续性方程、动量微分方程、能量微分方程、对流换热过程微分方程式。

21边界层概念的基本思想。

流场可以划分为两个区:边界层区与主流区边界层区:流体的粘性作用起主导作用，

流体的运动可用粘性流体运动微分方程描述(N-S方程)主流区：速度梯度为0,t=0；可视

为无粘性抱负流体；流体的运动可用欧拉方程描述。

22.流动边界层的几个重要特性。(1)边界层厚度d与壁的定型尺寸L相比极小,d«L⑵

边界层内存在较大的速度梯度(3)边界层流态分层流与湍流；湍流边界层紧靠壁面处仍有层

流特性，存在层流底层：⑷流场可以划分为边界层区与主流区边界层区：由粘性流体运动

微分方程描述主流区：由抱负流体运动微分方程一欧拉方程描述。可以划分为两个区：热边

界层区与等温流动区7.数量级分析的方法。比较方程中各量或各项的量级的相对大小：

保存量级较大的量或项；舍去那些量级小的项，方程大大简化。

23.相似理论回答了关于实验的哪三大问题？

(1)实验中应测哪些量(是否所有的物理量都测)？应测量各相似准则中包含的所

有物理量，其中物性由实验系统中的定性温度拟定。

(2)实验数据如何整理(整理成什么样函数关系)？实验结果整理成准则关联式。

(3)实物实验很困难或太昂贵的情况，如何进行实验？实验结果可推广应用于哪些

地方？实验结果可推广应用到相似的现象，在安排模型实验时，为保证实验设备中的现象（模

型）与实际设备中的现象（原型）相似，必须保证模型与原型现象单值性条件相似，并且同

名的已定准则数值上相等。

朗肯循环、

抱负循环过程，重要涉及等燧压缩、等压加热、等端膨胀、以及一个等压冷凝过程。用

于蒸汽装置动力循环。

卡诺循环

以分析热机的工作过程，卡诺循环涉及四个环节：等温吸热，绝热膨胀，等温放热，

绝热压缩。

端

化学及热力学中所指的士,是一种测量在动力学方面不能做功的能量总数。嫡亦被用于

计算一个系统中的失序现象。燃是一个描述系统状态的函数，但是经常用嫡的参考值和变化

量进行分析比较。

焰

焙（enthalpv）是一个热力学系统中的能量参数。规定由字母H表达（H来自于英语Heat

Capacity（热容）一词），单位为焦耳（J）。此外在化学和技术文献中，摩尔培Hm（单位:

千焦/摩尔，kJ/mol）和特别烙h（单位：千焦/公斤，kJ/kg）也非常重要，它们分别描述了

焰在单位物质的量和单位质量上的定义。焙是内能和体积的勒让德变换。它是SpN总合的

热势能。烙是一个状态函数，也就是说，系统的状态一定，焰的值就定了。烙的定义式（焙

没有实际的物理意义，但是他有操作意义。）是这样的：H=U+pl/［熔=流动内能+推动功］

其中U表达热力学能，也称为内能（InternalEnergy）,即系统内部的所有能量；

p是系统的压强（Pressure）,V是系统的体积（Volume）

爆增

物理定义：螭增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程（Bortz,1986;Roth,1993）。热

力学定义：牖增长，系统的总能量不变，但其中可用部分减少。记录学定义：埔衡量系统的

无序性。嫡越高的系统就越难精确描述其微观状态。从某种角度来讲，生命的意义就在于具

有抵抗自身燧增的能力，即具有燃减的能力。在人体的生命化学活动中，自发和非自发过程

同时存在，互相依存，由于嫡增的必然性，生命体不断地由有序走回无序，最终不可逆地走

向老化死亡。系统经绝热过程由一状态达成另一状态燧值不减少一焙增原理

(theprincipleoftheincreaseofentropy)对绝热过程，△、=(),有AS(绝热)20(大于时候不可逆，

等于时候可逆)或dS(绝热)20(>0不可逆；=0可逆)燧增原理表白，在绝热条件下，只也许发生dS20

的过程，其中dS二0表达可逆过程；dS>0表达不可逆过程,dS〈O过程是不也许发生的。但可逆过程毕竟是-

个抱负过程。因此，在绝热条件下，一切也许发生的实际过程都使系统的熠增大，直到达成平衡态。

焙变

焙(han)变(Enthalpychanges)即物体熔的变化量。m焰是物体的一个热力学能状态函数,

即热函：一个系统中的热力作用，等于该系统内能加上其体积与外界作用于该系统的压强的

乘积的总和(Enthalpyisacombinationofinternalenergyandflowwork.)»婚变是生成物与

反映物的焙值差。作为一个描述系统状态的状态函数，焰变没有明确的物理意义。焙变是与

化学反映的起始状态、终止状态有关，与物质所处环境的压强、温度等因素有关，与化学反

映的过程无关。给(H)及培变(AH)与等压热效应(qp)的关系如下：

端增焰减，反映自发；

嫡减焙增，反映逆向自发；

端增培增，高温反映自发；

烯减焰减，低温反映自发。

伯努利方程

流体分类

层流紊流：液体质点作有条不紊的运动，彼此不相混掺的形态称为层流。液体质点作

不规则运动、互相混掺、轨迹曲折混乱的形态叫做紊流(湍流，乱流)。它们传递动量、热

量和质量的方式不同：层流通过度子间互相作用，紊流重要通过质点间的混掺。紊流的传递

速率远大于层流。

层流：只存在粘滞切应力。在简朴的剪切流中，粘滞切应力：M

在］式中融

为剪切变形速度，亦即速度沿垂直方向的变化率；M为动力粘滞系数，只和液体种类及温

度有关的常数。此式表达了著名的牛顿内摩擦定律。

粘性系数：

在牛顿黏性定律中，当流体的流动为层流山时，则在层与层之间所作用的黏性力f分

别与液体中定向运动的速度梯度du/dz及流动方向切向面积A成正比的关系，其比例系

数n称为黏度或黏性系数，即f=f*du/dz*A。

r］的单位为N*s*m"-2,也有用泊(poise)为单位的，1泊(P)=0.1kg/(m*s)。

汽轮机的损失包含哪些？内部外部

普朗特数：普朗特数是由流体物性参数组成的一个无因次数(即无量纲参数)，表白温

度边界层和流动边界层的关系，反映流体物理性质对对流传热过程的影响。普朗特数是流体

力学中表征流体流动中动量互换与热互换相对重要性的一个无量纲参数，表白温度边界层和

流动边界层的关系，反映流体物理性质对对流传热过程的影响。

雷诺数雷诺数表征液流惯性力与粘滞力相对大小，可用以判别流动形态的无因次数,

记作Re。雷诺数的定义式为：Re=pvd/|j式