内蒙古科技大学冶金工程2023年级冶金传输原理试卷A冶金传输原理

第第1页共5页……… 内蒙古科技大学2009/2010学年第一学期 2.在金属铸模中浇铸平板铝铸件，平板铝铸件的长、宽分别为1000mm及……… 《冶金传输原理》考试试题A 铸件和铸型的外表温度分别为600℃和放射率分别为0.3和0.8由于…__ … 铸件凝固收缩，铸型受热膨胀，在铸件和铸型之间形成气隙，假设气隙中的气体为透亮___线 课程号：61102301 考试方式：闭卷__装订 气体，试求此时铸件和铸型之间的辐射换热量。装_ … 使用专业、年级：冶金07-1，2 任课教师：张胤_ … _ … 考试时间：2010年1月 备 注：带计算器___ 线 一、概念题〔共5题，每题4分，共20分〕 20℃，假定热电偶接点为球形，直径d=1mm，8000kg/m3__ ： 装名…

kg℃45W/(m℃)，热电偶接点与钢水的换热系数姓… 1.辐射强度2.粘性3.相像准数4.薄材5.角系数 p生…订学 线 二、推导题〔共4题，每题10分，共40分〕 2320W/(m2℃)。试求热点偶测得钢水温度为1599℃时所需的时间？订□…装□……r1…□…

4.某一流场的速度表达式为：ux

3x2xy; uy

y26xy2yz2;□…内热源，导热系数为常数，圆筒壁内侧给定温度T□…1w1师

，外侧的流体温度为Tf2

，与壁面间uz

z2

xy2，求在点(3,3,1)处的 x

, , y z x

。y z x y z教 的对流换热系数为考

。确定圆筒壁内的温度分布、热通量和热流量。2□交监 2.用相像转换法推导以下方程所包含的相像准数。□交并纸x一 u u纸x

u 1p 2u

2u□题

u x x

u xy y

x

g x

xx2

x)y2□□与答 3、用数学方法推导二维稳定态导热问题内部节点的差分方程，要求非等步长，导□□与须 热系数λ不是常数，有内热源为qv。卷□试

T

Tq 0… ：…

x

y vf号…4、用物理方法推导二维非稳定态导热问题下边界节点〔如图〕的差分方程显式格学…qv。下边界为对流换热边界，生线对流换热系数为T。f学订_装_…_…_…_线_订…_ 装 三、计算题〔共4题，每题10分，共40分〕…_ …u_u级… 班线 班订生 装

/s，空气在当学… 时温度下的运动粘度1.47105m2/s密度1.239kg/m3试求流入深度x=30cm…… y=4.0mm处的空气流速及板面上的总阻力。………rT T rT T w12009/2010w1

得到温度分布：T

22 w1 f2 lnrT 22 w1 f2 lnrA

rlnr222 r21

rlnr 1222 r21dT C

rT T 1 1dr r

22 w1 f2 r r一、根本概念

rln 222 r1

dT

rT T 1射的全部波长〔0~∞〕的辐射能量称为辐射强度。

qdr

2 2 w1 f 2r r粘性：流体在运动时所表现出的抵抗剪切变形的力量。相像准数：在相像系统的对应点上，由不同物理量所组成的量纲为1的综合数

rln 222 r1

rT T

T TQqFq2rL 22 w1 f2 2L w f11 r 1 11 群的数值必定相等，这个量纲为1的量往往称为无量纲量，综合数群叫相像准数。

rln 22 r1

ln2L

2r 21

rL2 2薄材：在加热和冷却过程中，内部热阻可以无视，不存在断面温差的物体。

2.用相像转换法推导以下方程所包含的相像准数。12的辐射能量Q

12

1Q的1

uxu

uxu

ux

pg

2ux

2ux)12的角系数。

x x

y y

x

y2二、推导题〔共4题，每题10分，共40分〕xuxr1r2L，无xux

xx

uux uux x

ux y y

1pgx

(2uxx2x

2ux)y2

T

，与壁面间

u

u

u

1 pg

2ux

2ux )xuw xuw 1 2

x

y

x

的对流换热系数为解：

。确定圆筒壁内的温度分布、热通量和热流量。2

做相像变换得：x

yCy

u

vCv

C

C

gx Cg gxd (r dT)=

代入模型系统可得：0dr drr=r1

T=Tw1

C u

C2

u

u

C 1 p

CC

u

2u x

u

x u

x

C g

u( x x)时， dT C

x x y y CC x g x C2

y2r=r2

(TT ) dr 2 f2

l l l解方程得：rdT =C

T=C

lnr+C

Cu

2 CC u C

C CCudr 1

1 rT T

rT T

C C CC由 l l 由

g C2lC1

22 w1 f2 r

C T2

2 2 w1 f 2lnrw1 r 1

CuCu

uH

C2 C0u 0

p E

2Cu CC

glF2rln 2222 r1

rln 222 r1

C Cl l

Cl

u2

C g u2 rl2Cu CCu22

CC ulRe11u

〔如图〕的差分方程显式格qv。下边界为对流换热边界，Cl Cl C

对流换热系数为Tf。3、用数学方法推导二维稳定态导热问题内部节点的差分方程，要求非等步长，导热系数λqv。

Tq 0x

x

y v用差商代替微商可得：

掌握体能量平衡:(T)x e

(T)x

(T)wy w

(

T)y s

QQ QP E

Q Q QN S P(x)

q 0(y) v

(C

T)(CpT)i j Q p

P(x)

(y)

aT

a0TP 利用节点间温度直线分布的假设可得：

i j P P P PT (T

T )， T

(T

T )

Q

E

T)P

a

T)

Q

W

T)P

(y) a

(T

T)( ) x e

e E (x)

( ) x w

w P W(x)

E (x)e

j E E P

(x)w

j W W Pe w Q n

N

T)P

(x) a

T)

Q (T

a(T

T)T (T T )， T

(T T )

N

i N N

S f

i S f P( ) y n

n N (y)n

( ) y s

s P S(y)s

S(Su

nST)(x)p P

(y)j两边同乘以掌握体的体积(x)(y) ，并且考虑到源项线性化处理q S S T ，i j v u p P可得：

整理可得：

Ta

Ta

Ta

Tb(T

T

(T

T )

P P P

E E W

N N S S[ e E P (x)e

w P (x)w

](y)j

aP

a0(a aP E

a aN

)Sp

(x)i

(y)j(T T )[ n N P (y)

(T T )s P S ](x)(y)

(Su

S Tp

)(x)i

(y) 0j

(y)a e E

a W

(y)j

a0

(C )P

(y)n s ( x)e

(x)w

P i j整理可得：

a

(x)i

a (x)

a1

(CP

)

(y)aT aTP P E E

a TW

a TN

aT bS S

NbS

(y)n(x)

S i(y)

P i j其中： (y)

(y)

u i ja e E (x)e

a w W (x)w

三、计算题〔共4题，每题10分，共40分〕 (x)a n i

(x)a s iN (y)n

S (y)s

0

/s，空气在当a a a a a S (x)(y)P E W N S P i jbS (x)(y)u i j

时温度下的运动粘度147105m2/s1239kg/m3x=30cm处的边界层厚度，距板面高y=4.0mm处的空气流速及板面上的总阻力。Re(x=30mm)：Re

ux 2.6´0.3 = 0 = =0.53 105

rx x n 1.47´10-5

3Bi 3

V/F

2320.0005

0.033边界层厚度〔按Re为层流区〕

V 45 34.64xRedRe

4.64´0.3

0.53´105=0.00605 m(6.050.53´105

满足薄材的条件。有：crV

t-

41创8000

0.0005-1599 1600xx

。按边界层内的速度场：

t=-

ln f aF t- t0 f

ln = 3 20 1600u 3y鼢1y3

3骣4.0鼢14.0 3

某一流场的速度表达式为：ux

3x2xy; uy

y26xy2yz2;x= -

= 珑

=0.846 ，求在点(3,3,1)处的 。u 2d鼢0d

26.05鼢26.0

u z2z

xy2u

,x

, , y z x

, , , ,y z x y zu =0.846?2.6 2.2m/s x x

x6xy63315xmrmru3B2LS=0.646

nr2nr2u3B2L

u

2y 6x 2z 2 3 6 3 2 1 100=0.646创

0 y y(1.47-(1.47-22.63创0.420.3)1/2 z z

2z 2 1 2在金属铸模中浇铸平板铝铸件，平板铝铸件的长、宽分别为1000mm及

1u

u y

12xy4yz15铸件凝固收缩，铸型受热膨胀，在铸件和铸型之间形成气隙，假设气隙中的气体为透亮

x 2y z 21u

u 1 2 1 2气体，试求此时铸件和铸型之间的辐射换热量。

x

z 0y (03)4.5y 2z x 2 2 2C T TQ

[(

2)4]F

1u

u 1 1gw 1

100

100 w

yzz

x

x6y

6 10.5 2x y 2 21 2 25.67

500273[(

)4]0.20.3

1u

u 1 1