中南大学《计算流体力学与传热学》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《计算流体力学与传热学》2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、新能源技术的发展对能源存储的需求日益增加，以下关于能源存储的作用，说法不正确的是：（）A.能源存储可以平衡新能源发电的间歇性和波动性，提高电力系统的稳定性和可靠性B.能源存储可以在用电低谷时储存电能，在高峰时释放，起到削峰填谷的作用，提高能源利用效率C.能源存储能够使新能源发电完全独立于电网运行，不需要与传统能源进行协同D.能源存储可以为偏远地区和应急情况下提供可靠的电力供应2、在新能源储能系统中，电池管理系统（BMS）起着关键作用。以下关于BMS的功能描述，不正确的是：（）A.BMS能够监测电池的电压、电流、温度等参数，确保电池安全运行B.BMS可以对电池进行均衡管理，延长电池组的使用寿命C.BMS能够精确预测电池的剩余电量和健康状态，为用户提供准确的信息D.BMS只适用于大型储能系统，对于小型电池设备如手机电池则没有作用3、在新能源技术的可靠性评估中，需要考虑设备故障概率、系统运行稳定性和应对极端环境的能力等因素。对于一个海上风电场，以下哪个因素对于其可靠性评估是最为重要的？（）A.风机基础在海洋环境中的耐久性B.海底电缆的故障风险C.海上气象条件对风机运行的影响D.以上因素都同等重要4、新能源技术的发展也带来了一些环境和社会问题。例如，大规模风电场的建设可能会对当地的生态环境产生影响。以下关于风电场生态影响的说法，哪一项是准确的？（）A.风电场的建设会破坏当地的植被和土壤，影响野生动物的栖息地，但可以通过后期的生态修复措施完全恢复B.风电场的运行会产生噪音和电磁辐射，对周边居民的健康造成严重威胁C.风电场的建设和运行对当地生态环境的影响可以忽略不计，其带来的清洁能源效益远远超过了潜在的生态问题D.风电场的建设和运行可能会改变当地的气候条件，导致干旱或洪涝等极端天气的发生5、随着可再生能源在电力系统中的占比不断提高，电网的稳定性和可靠性面临新的挑战。假设一个地区的电网主要由太阳能和风能发电组成，以下哪种技术或措施对于维持电网的稳定性最有效？（）A.大规模储能系统，能够在新能源发电过剩时储存能量，在不足时释放B.智能电网技术，实现电力的优化分配和实时监控C.传统火力发电作为备用电源，快速响应电网的功率需求变化D.发展超导输电技术，减少输电损耗，提高输电效率6、关于新能源技术中的智能控制策略，以下对于其目的和实现途径的描述，哪一种是准确的？（）A.新能源技术中的智能控制策略旨在提高能源系统的稳定性、可靠性和效率。通过运用传感器技术、数据分析、人工智能算法等手段，实现对新能源设备的精准控制和优化运行。例如，在光伏发电系统中，根据光照强度和温度实时调整电池板的角度和输出功率；在储能系统中，根据电网需求和电价变化智能充放电。智能控制策略还可以实现多能源系统的协同运行，提高整体性能B.新能源技术中的智能控制策略目的不明确，实现途径复杂，难以应用C.新能源技术中的智能控制策略就是自动化控制，没有智能的成分D.新能源技术中的智能控制策略对能源系统没有实质性的改进，作用不大7、新能源技术的发展也带来了一些材料方面的需求和创新。以下关于新能源材料的说法，错误的是：（）A.高性能的锂离子电池正负极材料对于提高电池性能和安全性至关重要B.用于太阳能电池的半导体材料不断更新换代，以提高光电转换效率C.储氢材料的研究重点是提高储氢容量和吸放氢速度D.新能源材料的研发已经非常成熟，不需要进一步投入资源8、在新能源的储能技术中，超级电容器具有一些独特的性能特点，以下关于超级电容器的说法，不正确的是：（）A.超级电容器具有极高的功率密度，可以在短时间内释放大量电能，适用于需要快速充放电的场合B.超级电容器的能量密度相对较低，无法与电池相比，因此不适合作为长期储能装置C.超级电容器的循环寿命很长，可以经受数十万次的充放电循环，维护成本低D.超级电容器的工作原理与电池完全相同，只是性能参数有所差异9、新能源技术在航空领域也有一定的应用前景。以下关于新能源飞机的发展，说法不正确的是（）A.电动飞机具有零排放、低噪音等优点，但目前电池技术的限制使得电动飞机的航程和载重能力有限，主要应用于短途和轻型飞机B.氢燃料电池飞机在未来有望成为中长途航空运输的重要选择，但其面临着氢气储存和加注等技术难题，以及相关基础设施的缺乏C.生物燃料可以与传统航空燃油混合使用，降低碳排放，但生物燃料的生产和供应受到原料来源和成本的限制D.新能源飞机的发展已经非常成熟，很快将完全取代传统燃油飞机，成为航空运输的主流10、在氢能源领域，氢燃料电池技术备受关注。以下关于氢燃料电池的工作原理和特点，表述错误的是（）A.氢燃料电池通过氢气和氧气的电化学反应产生电能，其产物只有水，是一种清洁、高效的能源转换装置B.氢燃料电池的能量转换效率不受卡诺循环的限制，理论上可以达到很高的水平，但实际应用中受到多种因素的影响，目前效率仍有待提高C.氢燃料电池需要使用贵金属催化剂（如铂），这增加了燃料电池的成本，同时也限制了其大规模商业化应用D.氢燃料电池可以快速启动和停机，适用于各种功率需求的应用场景，而且具有良好的过载能力和动态响应性能11、新能源技术的发展对能源市场和价格产生了一定的影响。以下关于新能源对能源价格的作用，不正确的是：（）A.随着新能源装机容量的增加，其成本逐渐降低，可能会对传统能源价格形成一定的竞争压力B.新能源的间歇性和不稳定性可能导致能源市场价格的波动加剧C.新能源的发展会使得能源价格持续下降，消费者的能源支出将大幅减少D.能源价格的形成机制受到多种因素的影响，新能源只是其中之一12、在新能源的开发利用中，能源存储与转化的效率是关键问题。关于热化学储能技术，以下哪种描述是正确的？（）A.热化学储能技术具有能量密度高、存储时间长、效率高等优点，但技术复杂，目前仍处于实验室研究阶段B.热化学储能技术已经成熟，广泛应用于工业和民用领域，是解决能源存储问题的主要手段C.热化学储能技术存在严重的安全隐患，且成本高昂，不具备实际应用的可能性D.热化学储能技术的效率低下，无法与其他储能技术竞争，未来发展前景黯淡13、新能源技术的成本降低是其广泛应用的关键因素之一。在太阳能光伏发电领域，通过技术创新和规模效应，成本不断下降。对于一个新进入太阳能光伏产业的企业，如果要在激烈的市场竞争中立足，以下哪种降低成本的途径是最为可行的？（）A.优化生产工艺B.采购低价原材料C.减少研发投入D.降低产品质量14、在新能源的国际贸易中，贸易壁垒和政策不确定性是常见的问题。假设一家新能源企业计划拓展国际市场，以下哪种风险最有可能对其业务发展造成重大影响？（）A.目标市场国家突然提高进口关税，增加产品成本B.当地政府对新能源补贴政策的调整，影响市场需求C.技术标准的差异导致产品无法满足当地要求D.以上三种风险都可能对企业的国际业务产生严重影响15、在新能源技术的标准制定中，需要涵盖技术性能、安全规范和环保要求等多个方面。为了促进新能源技术的健康发展和国际间的互联互通，以下哪个标准制定的原则是最为重要的？（）A.科学性和先进性B.兼容性和开放性C.可操作性和可检验性D.以上原则都需要兼顾二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入探讨新能源在水产养殖行业的应用，如鱼塘的新能源增氧设备、新能源水质监测系统等。分析新能源在提高水产养殖产量和质量、降低能耗方面的意义，以及在水产养殖行业推广的技术难点和解决方案。2、（本题5分）详细说明地热能的形成机制和分布特点。分析地热能开发利用的主要技术方法，如地热发电和地热供暖，并探讨在开发过程中可能遇到的环境问题及应对策略。3、（本题5分）深入分析新能源技术在工业废弃物能源化利用中的应用，探讨如何通过创新技术将废弃物转化为能源，同时减少对环境的二次污染。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某生物质气化发电项目，气化炉每小时处理生物质原料1吨，产气率为2立方米/千克，气体热值为5兆焦/立方米。发电系统的效率为25%，计算该项目的发电功率。如果要将发电功率提高到1兆瓦，需要将气化炉的处理能力提高到多少吨/小时？2、（本题5分）一家企业计划安装一套风光互补发电系统，风力发电装机容量为2.5MW，年平均发电小时数为1800小时；太阳能光伏发电装机容量为4MW，年平均发电小时数为1000小时。计算该系统一年的总发电量。如果企业年用电量为600万度，计算该系统能够满足企业用电需求的比例。假设系统建设成本为9000万元，设备折旧年限为18年，运维成本每年为450万元，上网电价为0.55元/度，计算该系统的投资回收期。3、（本题5分）某生物质能热电厂，以农作物秸秆为燃料，年消耗秸秆20万吨，秸秆热值为16000kJ/kg，发电效率为32%，供热效率为40%。该地区冬季供暖面积为50万平方米，室内设计温度为18℃，室外平均温度为-5℃，供暖期为120天。计算该热电厂冬季的供热量和发电功率。4、（本题5分）某风力发电场，安装了30台单机容量为3MW的风力发电机组，轮毂高度为90米，风轮直径为130米。该地区的年平均风速为8m/s，空气密度为1.25kg/m³，风力发电机组的功率系数为0.48。计算该风力发电场的年理论发电量。假设风力发电机组的可利用率为92%，尾流损失系数为0.09，计算该风力发电场的年实际发电量。如果上网电价为0.55元/千瓦时，计算该风力发电场每年的发电收益。5、（本题5分）某家庭安装了一套5kW的太阳能光伏发电系统，投资成本为2万元，系统寿命为20年。当地年平均日照时间为1500小时，光伏板的光电转换效率为18%，系统综合效率为80%。假设上网电价为0.4元/度，自用电价为0.6元/度，家庭年用电量为4000度，计算该系统每年的发电收益（包括上网卖电和自用电节省）以及投资回收期。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）深入探讨新能源技术在矿业中的应用，如矿山的新能源照明、新能源运输设备和基于新能源的通风排水系统。分析新能源技术在提高矿山安全生产水平、降低能源消耗和减少矿业对环境的破坏方面的潜力。研究如何解决新能源技术在矿山特殊环境下的应用难题，如防爆要求和重载运行。2、（本题10