冶金傳輸期復(fù)習(xí)題教程文件-2023修改整理

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材料成形及控制專業(yè)冶金傳輸原理復(fù)習(xí)題

一，名詞解釋

1流體：能夠流淌的物體。不能保持一定的外形，而且有流淌性。

2脈動(dòng)現(xiàn)象：在足夠時(shí)光內(nèi)，速度始終圍繞一平均值變化，稱為脈動(dòng)現(xiàn)象。

3水力粗糙管：管壁加劇湍流，增強(qiáng)了流體流淌阻力，這類管稱為水力粗糙管。

4牛頓流：符合牛頓粘性定律的流體。

5湍流：流體流淌時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)在不同方向上做復(fù)雜無規(guī)章運(yùn)動(dòng)，互相干擾的運(yùn)動(dòng)。這種流淌稱為湍流。

6流線：在同一瞬時(shí)，流場中延續(xù)不同位置質(zhì)點(diǎn)的流淌方向線。

7流管：在流場內(nèi)取隨意封閉曲線，通過該曲線上每一點(diǎn)，作流線，組成的管狀封閉曲面，稱流管。

8邊界層：流體通過固體表面流淌時(shí)，在緊靠固體表面形成速度梯度較大的流體薄層稱邊界層。由流速為零的壁面到速度分布較勻稱的地方

9偽塑性流：其特征值為Γ=η（dv/dy）^n，且n<1的非牛頓流體

10非牛頓流體：不符合牛頓粘性定律的流體

11賓海姆塑流型流體：使其流淌需要一定的切應(yīng)力Γ0，當(dāng)切應(yīng)力大小小于Γ0時(shí)為固結(jié)狀態(tài)，當(dāng)切應(yīng)力大于Γ0才開頭流淌的流體

12穩(wěn)定流：運(yùn)動(dòng)參數(shù)只隨位置轉(zhuǎn)變而與時(shí)光無關(guān)，這種流淌就成為穩(wěn)定流。13非穩(wěn)定流：流場的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不僅隨位置轉(zhuǎn)變，又隨時(shí)光不同而變化，這種流淌就稱為非穩(wěn)定流。

14跡線：跡線就是流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡線，特點(diǎn)是:對(duì)于每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都有一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡，所以跡線是一族曲線，而且跡線只隨質(zhì)點(diǎn)不同而異，與時(shí)光無關(guān)。15層流：流體質(zhì)點(diǎn)在流淌方向上分層流淌，各層互不干擾和滲混，這種流線呈平行狀態(tài)的流淌稱為層流

16水頭損失：單位質(zhì)量（或體積）流體的能量損失。

17沿程阻力：它是沿流淌路程上因?yàn)楦髁黧w層之間的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的流淌阻力，也叫摩擦阻力。

18局部阻力：流體在流淌中因碰到局部障礙而產(chǎn)生的阻力。

19脈動(dòng)速度：脈動(dòng)的真切速度與時(shí)均速度的差值成為脈動(dòng)速度。

20時(shí)均化原則：在某一足夠長時(shí)光段內(nèi)以平均值的速度流經(jīng)一極小有效斷面積的流體體積，應(yīng)當(dāng)?shù)扔谠谕粫r(shí)光段內(nèi)以真切的有脈動(dòng)的速度流經(jīng)同一極小有效斷面積的流體體積。

21熱傳導(dǎo)：物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，依賴分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)舉行的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)。

22對(duì)流：指流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，冷熱流體互相慘混所引起的熱量傳遞方式。

23熱輻射:物體因各種緣由發(fā)出輻射能，其中因熱的緣由發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。

24等溫面:物體中同一眨眼相同溫度各點(diǎn)連成的面稱為等溫面。

25溫度梯度:溫度場中隨意一點(diǎn)沿等溫面法線方向的溫度增強(qiáng)率稱為該點(diǎn)的溫度梯度。

26熱蔓延率熱蔓延率與熱導(dǎo)率成正比，與物體的密度和比熱容c成反比。它表征了物體內(nèi)熱量傳輸?shù)哪芰Α?/p>

27對(duì)流換熱:流體流過固體物體表面所發(fā)生的熱量傳遞稱為對(duì)流換熱。

28黑體:汲取率為1的物體叫做肯定黑體，簡稱黑體

29灰體:假定物體的單色汲取率與波長無關(guān)，即單色汲取率為常數(shù)，這種假定的物體稱之為灰體

30輻射力的單位

31角系數(shù):我們把表面1發(fā)出的輻射能落到表面2上的百分?jǐn)?shù)稱為表面1對(duì)表面2的角系數(shù)

32質(zhì)量溶度:單位體積的混合物中組分A的質(zhì)量

33摩爾溶度:單位體積的混合物中組分的物質(zhì)的量

34空位蔓延

35自蔓延系:純金屬中原子曲蜿蜒折的通過晶格移動(dòng)

36互蔓延系數(shù)

37普朗克定律

38斯蒂芬-玻爾茨曼定律

39維恩位移定律

40基爾霍夫定律

41投入輻射:單位時(shí)光內(nèi)投射到表面單位面積上的總輻射能被稱為投入輻射

42有效輻射:單位時(shí)光內(nèi)離開表面單位面積的總輻射能為該表面的有效輻射43，采納何種技術(shù)路線測量一固態(tài)物質(zhì)的自蔓延系數(shù)

44，柯肯達(dá)爾現(xiàn)象

45紐歇爾數(shù)

46，溫度邊界層

二問題

1流體具有哪些物理性質(zhì)？

壓縮性，膨脹性，密度，粘度。

2流線可以穿過流管嗎？為什么？

答：不能，流管是由流線組成，假如流線穿過流管，意味不同流線將相交，由于流線表示在流線上的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和大小，假如流線穿過流管，意味一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同時(shí)具有兩個(gè)速度，這是不行能的。所以流線不能穿過流管。

3為什么湍流條件下可以利用牛頓粘度定律計(jì)算管道壁面向流體的剪切力？答：邊界層都處于層流狀態(tài)。

4兩個(gè)不同水力學(xué)系統(tǒng)相像的條件是什么？

答，幾何相像，動(dòng)力相像，運(yùn)動(dòng)相像。

5解釋雷若數(shù)的物理意義，它有何作用？

答：表示流體流淌過程中慣性力和粘性力的作用大小，是它們的比值?？梢杂脕硗茢嗔黧w的流淌狀態(tài)?？梢詢闪黧w系統(tǒng)相像的判據(jù)之一。是摩擦系數(shù)的試驗(yàn)變量。

6．溫度T=15℃，運(yùn)動(dòng)粘度ν＝0.0114cm2/s的水，在直徑d=2cm的管中流淌，測得流速v=8cm/s，問水流處于什么狀態(tài)?如要轉(zhuǎn)變其運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)行哪些方法?答：

知：

故為層流。

上升溫度或增大管徑d均可增大雷諾數(shù)，從而轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

7．流體在圓管中流淌時(shí)，“流淌已經(jīng)充分進(jìn)展”的含義是什么？在什么條件下會(huì)發(fā)生充分進(jìn)展了的層流，又在什么條件下會(huì)發(fā)生充分進(jìn)展了的湍流？

答：流體在圓管中流淌時(shí)，因?yàn)榱黧w粘性作用截面上的速度分布不斷變化，直至離管口一定距離后不再轉(zhuǎn)變。進(jìn)口段內(nèi)有進(jìn)展著的流淌，邊界層厚度沿管長逐漸增強(qiáng)，僅靠固體壁面形成速度梯度較大的穩(wěn)定邊界層，在邊界層之外的無粘性流區(qū)域逐漸減小，直至消逝后，便形成了充分進(jìn)展的流淌。

在層流流進(jìn)管道時(shí)，當(dāng)流進(jìn)長度大于l=0.065dRe)時(shí)，流體進(jìn)展為充分進(jìn)展的層流。

在湍流條件下，當(dāng)流入管長度至l=25-40d左右，流體為充分進(jìn)展的湍

流。

8寫出流體靜力學(xué)基本方程式，并說明其能量意義和幾何意義。

解:流體靜力學(xué)基本方程為：hPhPPPZPZγργ

γ+=+=+=+002211g或同一靜止液體中單位分量液體的比位能可以不等，比壓強(qiáng)也可以不等，但比位能和比壓強(qiáng)可以互換，比勢能總是相等的。

9試推斷下列平面流場是否延續(xù)?

解：由不行壓縮流體流淌的空間延續(xù)性方程（3-19，20）知：，

yxx

vxsin32=??

yxyvy

sin33-=??

當(dāng)x=0，1，或y=kπ（k=0，1，2，……）時(shí)延續(xù)。

10已知管徑d＝150mm，流量Q＝15L/s，液體溫度為10℃，其運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)ν＝0.415cm2/s。試確定：(1)在此溫度下的流淌狀態(tài)；(2)在此溫度下的臨界速度；(3)若過流面積改為面積相等的正方形管道，則其流淌狀態(tài)如何?

解：流體平均速度為：

雷諾數(shù)為

：

故此溫度下處在不穩(wěn)定狀態(tài)。

因此，由不穩(wěn)定區(qū)向湍流改變臨界速度為：

由不穩(wěn)定區(qū)向?qū)恿鞲淖兣R界速度為：

若為正方形則

故為湍流狀態(tài)。

()y

x

y

y

y

x

x

x

x

y

xsin

1

3

sin

sin

32

3

23-

=

-

=

?

?

+

?

?ν

ν

溫度T=5℃的水在直徑d＝100mm的管中流淌，體積流量Q=15L/s，問管中水流處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?T=5℃的水動(dòng)力粘度為1.547x10-6m2/s

解：由題意知：水的平均流速為

按照雷諾數(shù)公式

故為湍流。

11．當(dāng)鑄件在砂型中冷卻凝固時(shí)，因?yàn)殍T件收縮導(dǎo)致鑄件表面與砂型間產(chǎn)憤怒隙，氣隙中的空氣是停滯的，試問通過氣隙有哪幾種基本的熱量傳遞方式？答：熱傳導(dǎo)、輻射

12．假設(shè)在兩小時(shí)內(nèi)，通過152mm×152mm×13mm（厚度）試驗(yàn)板傳導(dǎo)的熱量為837J，試驗(yàn)板兩個(gè)平面的溫度分離為19℃和26℃，求試驗(yàn)板熱導(dǎo)率。解：由傅里葉定律可知兩小時(shí)內(nèi)通過面積為152×152mm2的平面的熱量為tx

TAtdxdTAQ??-=-=λλ873=-36002101326191015210152333???-?

????λ得CmW03/1034.9*?=-λ

13有一厚度為20mm的平面墻，其熱導(dǎo)率λ為1.3W/(m·℃)。為使墻的每平方米熱損失不超過1500W，在外側(cè)表面籠罩了一層λ為0.1W/(m·℃)的隔熱材料，已知復(fù)合壁兩側(cè)表面溫度分布750℃和55℃，試確定隔熱層的厚度。

解：由多層壁平板導(dǎo)熱熱流密度計(jì)算公式（9-14）知每平方米墻的熱損失為150022112

1≤--λδλδTT15001

.03.102.0557502≤+-δ得mm8.442≥δ

14液態(tài)純鋁和純銅分離在熔點(diǎn)（鋁660℃，銅1083℃）澆鑄入同樣材料構(gòu)成的兩個(gè)砂型中，砂型的密實(shí)度也相同。試問兩個(gè)砂型的蓄熱系數(shù)哪個(gè)大？為什么？

答：此題為研究題，砂型的蓄熱系數(shù)反映的是材料的蓄熱能力，綜合反映材料蓄熱和導(dǎo)熱能力的物理量，取決于材料的熱物性ρλcb=。

兩個(gè)砂型材料相同，它們的熱導(dǎo)率λ和比熱容c及緊實(shí)度都相同，故兩個(gè)砂型的蓄熱系數(shù)一樣大。

注：鑄型的蓄熱系數(shù)與所選造型材料的性質(zhì)、型砂成分的配比、砂型的緊實(shí)度及冷鐵等因素有關(guān)！

考慮溫度影響時(shí)，澆注純銅時(shí)因?yàn)闇囟容^純鋁的高，砂型的熱導(dǎo)率會(huì)增大，比熱和密度基本不變，從而使得砂型蓄熱系數(shù)會(huì)有所增大

15物體在什么條件下，形成漫反射？

16，解釋黑體的汲取率等于一的物理意義？

17，解釋創(chuàng)造人造黑體的原理？

18，嚴(yán)峻氧化的金屬表面的放射率分離處于溫度50度和500度的環(huán)境下，比較該金屬在

這兩種條件下的放射率大??？

19，解釋角系數(shù)相對(duì)性原理，角系數(shù)與溫度有關(guān)嗎？

20，解釋角系數(shù)的完整性性質(zhì)。

21，用代數(shù)法計(jì)算表面1和表面2之間的角系數(shù).（只要求列出方程式）

表面1表面2

22，氣體輻射有何特點(diǎn)？

23，氣體的汲取率與放射率相等嗎？為什么？

24，如何設(shè)計(jì)試驗(yàn)計(jì)算蔓延激活能？

25，普通固體物質(zhì)的蔓延系數(shù)受哪些因素影響？

26，氣體蔓延系數(shù)受壓力影響嗎？為什么？

27，當(dāng)鑄件在砂型中冷卻凝固時(shí)，因?yàn)殍T件收縮導(dǎo)致鑄件表面與砂型間產(chǎn)憤怒隙，氣隙中的空氣是停滯的，試問通過氣隙有哪幾種基本的熱量傳遞方式？答：熱傳導(dǎo)、輻射。

注：無對(duì)流換熱

28，假設(shè)在兩小時(shí)內(nèi)，通過152mm×152mm×13m