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第五章
复习题
1、试用简明的语言说明热边界层的概念。
答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。
2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？
答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率?A适用于边界层内，不适用整个流体。
3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别？
2x2?，因此仅
h??答：
??t?t?yy?0（5—4）
??(?t)?h(tw?tf)?h （2—11）
式（5—4）中的h是未知量，而式（2—17）中的h是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的?为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。
4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用？
答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小
5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？
答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件包括，（1）初始条件 （2）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析
5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚
?度的如下变化关系式：
x~1Rex
解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为：
?y?u1d??2uu?v???v2?y?dxxy ?x.
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根据数量级的关系，主流方的数量级为1，y方线的数量级为?
1111121????????v2??1? 则有 1 从上式可以看出等式左侧的数量级为1级，那么，等式右侧也是数量级为1级， 为使等式是数量级为1，则v必须是?量级。
2?? x 从量级看为1级
1Rex
?1u?xv~11?1~1?~11?2? 量级
1?Rex成比例
两量的数量级相同，所以x与
5-2、对于油、空气及液态金属，分别有Pr??1，Pr?1，Pr??1，试就外标等温平板的层流流动，画出三种流体边界层中速度分布和温度分布的大致图象（要能显示出?与?x的相对大小）。
解：如下图：
5-3、已知：如图，流体在两平行平板间作层流充分发展对流换热。 求：画出下列三种情形下充分发展区域截面上的流体温度分布曲线：（1）（2）
qw1?qw2；
q?0。 qw1?2qw2；
（3）w1解：如下图形：
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传热学第四版课后题答案第五章
