內(nèi)蒙古科技大學冶金工程2023年級冶金傳輸原理試卷A冶金傳輸原理

第第1頁共5頁……… 內(nèi)蒙古科技大學2009/2010學年第一學期 2.在金屬鑄模中澆鑄平板鋁鑄件，平板鋁鑄件的長、寬分別為1000mm及……… 《冶金傳輸原理》考試試題A 鑄件和鑄型的外表溫度分別為600℃和放射率分別為0.3和0.8由于…__ … 鑄件凝固收縮，鑄型受熱膨脹，在鑄件和鑄型之間形成氣隙，假設氣隙中的氣體為透亮___線 課程號：61102301 考試方式：閉卷__裝訂 氣體，試求此時鑄件和鑄型之間的輻射換熱量。裝_ … 使用專業(yè)、年級：冶金07-1，2 任課教師：張胤_ … _ … 考試時間：2010年1月 備 注：帶計算器___ 線 一、概念題〔共5題，每題4分，共20分〕 20℃，假定熱電偶接點為球形，直徑d=1mm，8000kg/m3__ ： 裝名…

kg℃45W/(m℃)，熱電偶接點與鋼水的換熱系數(shù)姓… 1.輻射強度2.粘性3.相像準數(shù)4.薄材5.角系數(shù) p生…訂學 線 二、推導題〔共4題，每題10分，共40分〕 2320W/(m2℃)。試求熱點偶測得鋼水溫度為1599℃時所需的時間？訂□…裝□……r1…□…

4.某一流場的速度表達式為：ux

3x2xy; uy

y26xy2yz2;□…內(nèi)熱源，導熱系數(shù)為常數(shù)，圓筒壁內(nèi)側(cè)給定溫度T□…1w1師

，外側(cè)的流體溫度為Tf2

，與壁面間uz

z2

xy2，求在點(3,3,1)處的 x

, , y z x

。y z x y z教 的對流換熱系數(shù)為考

。確定圓筒壁內(nèi)的溫度分布、熱通量和熱流量。2□交監(jiān) 2.用相像轉(zhuǎn)換法推導以下方程所包含的相像準數(shù)。□交并紙x一 u u紙x

u 1p 2u

2u□題

u x x

u xy y

x

g x

xx2

x)y2□□與答 3、用數(shù)學方法推導二維穩(wěn)定態(tài)導熱問題內(nèi)部節(jié)點的差分方程，要求非等步長，導□□與須 熱系數(shù)λ不是常數(shù)，有內(nèi)熱源為qv。卷□試

T

Tq 0… ：…

x

y vf號…4、用物理方法推導二維非穩(wěn)定態(tài)導熱問題下邊界節(jié)點〔如圖〕的差分方程顯式格學…qv。下邊界為對流換熱邊界，生線對流換熱系數(shù)為T。f學訂_裝_…_…_…_線_訂…_ 裝 三、計算題〔共4題，每題10分，共40分〕…_ …u_u級… 班線 班訂生 裝

/s，空氣在當學… 時溫度下的運動粘度1.47105m2/s密度1.239kg/m3試求流入深度x=30cm…… y=4.0mm處的空氣流速及板面上的總阻力?！璻T T rT T w12009/2010w1

得到溫度分布：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射的全部波長〔0~∞〕的輻射能量稱為輻射強度。

qdr

2 2 w1 f 2r r粘性：流體在運動時所表現(xiàn)出的抵抗剪切變形的力量。相像準數(shù)：在相像系統(tǒng)的對應點上，由不同物理量所組成的量綱為1的綜合數(shù)

rln 222 r1

rT T

T TQqFq2rL 22 w1 f2 2L w f11 r 1 11 群的數(shù)值必定相等，這個量綱為1的量往往稱為無量綱量，綜合數(shù)群叫相像準數(shù)。

rln 22 r1

ln2L

2r 21

rL2 2薄材：在加熱和冷卻過程中，內(nèi)部熱阻可以無視，不存在斷面溫差的物體。

2.用相像轉(zhuǎn)換法推導以下方程所包含的相像準數(shù)。12的輻射能量Q

12

1Q的1

uxu

uxu

ux

pg

2ux

2ux)12的角系數(shù)。

x x

y y

x

y2二、推導題〔共4題，每題10分，共40分〕xuxr1r2L，無xux

xx

uux uux x

ux y y

1pgx

(2uxx2x

2ux)y2

T

，與壁面間

u

u

u

1 pg

2ux

2ux )xuw xuw 1 2

x

y

x

的對流換熱系數(shù)為解：

。確定圓筒壁內(nèi)的溫度分布、熱通量和熱流量。2

做相像變換得：x

yCy

u

vCv

C

C

gx Cg gxd (r dT)=

代入模型系統(tǒng)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)時， 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

〔如圖〕的差分方程顯式格qv。下邊界為對流換熱邊界，Cl Cl C

對流換熱系數(shù)為Tf。3、用數(shù)學方法推導二維穩(wěn)定態(tài)導熱問題內(nèi)部節(jié)點的差分方程，要求非等步長，導熱系數(shù)λqv。

Tq 0x

x

y v用差商代替微商可得：

掌握體能量平衡:(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 利用節(jié)點間溫度直線分布的假設可得：

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兩邊同乘以掌握體的體積(x)(y) ，并且考慮到源項線性化處理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、計算題〔共4題，每題10分，共40分〕 (x)a n i

(x)a s iN (y)n

S (y)s

0

/s，空氣在當a a a a a S (x)(y)P E W N S P i jbS (x)(y)u i j

時溫度下的運動粘度147105m2/s1239kg/m3x=30cm處的邊界層厚度，距板面高y=4.0mm處的空氣流速及板面上的總阻力。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邊界層厚度〔按Re為層流區(qū)〕

V 45 34.64xRedRe

4.64′0.3

0.53′105=0.00605 m(6.050.53′105

滿足薄材的條件。有：crV

t-

41創(chuàng)8000

0.0005-1599 1600xx

。按邊界層內(nèi)的速度場：

t=-

ln f aF t- t0 f

ln = 3 20 1600u 3y鼢1y3

3驏4.0鼢14.0 3

某一流場的速度表達式為：ux

3x2xy; uy

y26xy2yz2;x= -

= 瓏

=0.846 ，求在點(3,3,1)處的 。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創(chuàng)

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

2z 2 1 2在金屬鑄模中澆鑄平板鋁鑄件，平板鋁鑄件的長、寬分別為1000mm及

1u

u y

12xy4yz15鑄件凝固收縮，鑄型受熱膨脹，在鑄件和鑄型之間形成氣隙，假設氣隙中的氣體為透亮

x 2y z 21u

u 1 2 1 2氣體，試求此時鑄件和鑄型之間的輻射換熱量。

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