1、注册公用设备工程师暖通空调基础考试上午（传热学）历年真题试卷汇编 2 及答案解析(总分：46.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：23，分数：46.00)1.(2014)在非稳态导热过程中，根据温度的变化特性可以分为三个不同的阶段，下列说法中不正确的是( )。（分数：2.00）A.在 02Fo 的时间区域内，过余温度的对数随时间线性变化B.Fo 数小于 02 的时间区域温度变化受初始条件影响最大C.最初的瞬态过程是无规则的，无法用非稳态导热过程微分方程描述D.如果变化过程中物体的 Bi 数较小，则可以将物体温度当做空间分布均匀计算2.(2016)当固体导热过程 Bi 数趋于无限
2、大时，描述该物体导热性质的正确说法是( )。（分数：2.00）A.物体温度可以近似等于流体温度B.物体内部导热能力远大于流体换热能力C.物体内部温度变化速度相对较快D.边界壁面温度等于流体温度3.(2005)对于图 241 中二维稳态导热问题，右边界是绝热的，如果采用有限差分法求解，当x=y时，则在下面正确的边界节点方程中是( )。 （分数：2.00）A.t 1 +t 2 +t 3 3t 4 =0B.t 1 +2t 2 +t 3 4t 4 =0C.t 1 +2t 2 +t 3 t 4 =0D.t 1 +t 2 +2t 3 3t 4 =04.(2006)对于图 24 一 1 中的二维稳态导热问题
3、右边界是恒定热流边界条件，热流密度为 q w ，若采用有限差分法求解，当x=y 时，则在下面的边界节点方程式中，正确的是( )。 （分数：2.00）A.B.C.D.5.(2007)对于图 241 中的二维稳态导热问题，具有均匀内热源，内热源强度为 q v ，右边界绝热边界条件，如果采用有限差分法求解，当x=y 时，则在下面的边界节点方程式中，哪一个是正确的?( ) （分数：2.00）A.B.C.D.6.(2008)对于一维非稳态导热的有限差分方程，如果对时间域采用显式格式进行计算，则对于内部节点而言，保证计算稳定性的判据为( )。（分数：2.00）A.n1B.Fo1C.D.7.(2010)采
4、用有限差分法进行导热过程数值计算时，可以有多种离散格式方式，下列不适用的方法是( )。（分数：2.00）A.边界节点，级数展开法B.边界节点，热量守恒法C.中心节点，级数展开法D.中心节点，热量守恒法8.(2011)常物性无内热源一维非稳态导热过程第三类边界条件下边界节点由热平衡法的显示差分格式得到离散方程，进行计算时要达到收敛需满足( )。 （分数：2.00）A.B.C.D.9.(2012)常物性无内热源二维稳态导热过程，在均匀网格步长下，如图 243 所示的拐角节点处于第三类边界条件时，其差分格式为( )。 （分数：2.00）A.B.C.D.10.(2013)对于稳态、非稳态、显示格式或隐
5、式格式离散方程组的求解，下列说法中正确的是( )。（分数：2.00）A.显格式离散方程组求解永远是发散的B.隐格式离散方程组求解是收敛的C.时间采用隐格式空间采用显格式是收敛的D.稳定条件下的各种差分方程式都是收敛的11.(2014)常物性无内热源二维稳态导热过程，在均匀网格步长下，如图 244 所示的平壁面节点处于第二类边界条件 q w =C 时，其差分格式为( )。 （分数：2.00）A.B.C.D.12.(2016)常见导热数值计算中较多使用差分格式是( )。（分数：2.00）A.边界点采用热量守恒法求离散方程B.非稳态时，时间和空间坐标均采用隐格式差分格式C.非稳态时均采用中心差分格式
6、D.非稳态时，空间坐标采用向前或向后差分格式，时间坐标采用中心差分格式13.(2005)在温度边界条件和几何条件相同的情况下，湍流受迫对流传热系数要高于层流对流传热系数，其原因是( )。（分数：2.00）A.流速的提高增加了流体携带能量的速率B.湍流时产生了强烈的横向脉动C.流动阻力增加D.对流输送能量的增加和流体横向脉动的共同作用14.(2006)用来描述流动边界层厚度与热边界层厚度之间关系的相似准则是( )。（分数：2.00）A.雷诺数 ReB.普朗特数 PrC.努塞尔特数 NuD.格拉晓夫数 Gr15.(2007)能量和动量的传递都是和对流与扩散相关的，因此两者之间存在着某种类似。可以采
7、用雷诺比拟来建立湍流受迫对流时能量传递与动量传递之间的关系，这种关系通常表示为( )。（分数：2.00）A.雷诺数 Re 与摩擦系数 C f 的关系B.斯坦登数 St 与摩擦系数 C f 的关系C.努塞尔特数 Nu 与摩擦系数 C f 的关系D.格拉晓夫数 Gr 与 C f 的关系16.(2008)空气与温度恒为 t w 的竖直平壁进行自然对流传热，远离壁面的空气温度为 t 。描述这一问题的相似准则关系式包括以下哪三个相似准则?( )（分数：2.00）A.雷诺数 Re，普朗特数 Pr，努塞尔数 NuB.格拉晓夫数 Gr，雷诺数 Re，普朗特数 PrC.普朗特数 Pr，努塞尔数 Nu，格拉晓夫数
8、 GrD.雷诺数 Re，努塞尔数 Nu，格拉晓夫数 Gr17.(2009)温度为 t 的空气以速度 u 掠过温度恒为 t w 的平壁时的层流受迫对流传热问题，在一定条件下可以用边界层换热积分方程求解。用这种方法得到的对流传热准则关系式表明，局部对流传热系数h x 沿流动方向 x 的变化规律为( )。 （分数：2.00）A.B.C.D.18.(2010)采用对流换热边界层微分方程组，积分方程组或雷诺类比法求解对流换热过程中，正确的说法是( )。（分数：2.00）A.微分方程组的解是精确解B.积分方程组的解是精确解C.雷诺类比的解是精确解D.以上三种均为近似值19.(2012)流体外掠平板形成边界
9、层，下列关于边界层厚度及流动状态表述中，不正确的说法是( )。（分数：2.00）A.边界层内可以依次出现层流和湍流B.随着板长度增加，边界层厚度趋于定值C.边界层厚度与来流速度及板面粗糙度有关D.当流动长度较大时，边界层内可以出现湍流20.(2013)在对流换热过程中，两个现象相似的条件是( )。（分数：2.00）A.满足同一准侧关联式及单值性条件B.速度与温度分布相似，且单值性条件相同C.只要满足几何相似、速度与温度分布相似及同类现象D.同类现象的换热过程，同名准则对应相等，单值性条件相同21.(2014)下列换热工况中，可能相似的是( )。（分数：2.00）A.两圆管内单相受迫对流换热，分
10、别为加热和冷却过程B.两块平壁面上自然对流换热，分别处于冬季和夏季工况C.两圆管内单相受迫对流换热，流体分别为水和导热油D.两块平壁面上自然对流换热，竖放平壁分别处于空气对流和水蒸气凝结22.(2016)下列说法错误的是( )。（分数：2.00）A.Nu 表征流体对流换热与传导换热的关系B.Gr 表征自由对流浮升力与粘性力的关系C.Re 表征流体流动惯性力与重力的关系D.Pr 表征动量扩散与热量扩散的关系23.(2016)在雷诺类比中，用于表示阻力和对流换热的关系准则数是( )。（分数：2.00）A.ReB.PrC.GrD.St注册公用设备工程师暖通空调基础考试上午（传热学）历年真题试卷汇编
11、2 答案解析(总分：46.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：23，分数：46.00)1.(2014)在非稳态导热过程中，根据温度的变化特性可以分为三个不同的阶段，下列说法中不正确的是( )。（分数：2.00）A.在 02Fo 的时间区域内，过余温度的对数随时间线性变化B.Fo 数小于 02 的时间区域温度变化受初始条件影响最大C.最初的瞬态过程是无规则的，无法用非稳态导热过程微分方程描述 D.如果变化过程中物体的 Bi 数较小，则可以将物体温度当做空间分布均匀计算解析：解析：最初的瞬态过程称谓非正规情况阶段的。物体内各处的温度随时问的变化率是不一样的，但可用非稳态导热过程微分
12、方程进行描述。2.(2016)当固体导热过程 Bi 数趋于无限大时，描述该物体导热性质的正确说法是( )。（分数：2.00）A.物体温度可以近似等于流体温度B.物体内部导热能力远大于流体换热能力C.物体内部温度变化速度相对较快D.边界壁面温度等于流体温度 解析：解析：Bi 数的物理意义是：是表示物体内部导热热阻与物体表面对流换热热阻的比值。Bi 数趋于无限大时，说明物体内部导热热阻远远大于物体表面对流换热热阻，也就是说物体表面对流换热热阻很小可忽略，因此，边界壁面温度等于流体温度。3.(2005)对于图 241 中二维稳态导热问题，右边界是绝热的，如果采用有限差分法求解，当x=y时，则在下面正
13、确的边界节点方程中是( )。 （分数：2.00）A.t 1 +t 2 +t 3 3t 4 =0B.t 1 +2t 2 +t 3 4t 4 =0 C.t 1 +2t 2 +t 3 t 4 =0D.t 1 +t 2 +2t 3 3t 4 =0解析：解析：列节点 4 的热平衡方程 4.(2006)对于图 24 一 1 中的二维稳态导热问题，右边界是恒定热流边界条件，热流密度为 q w ，若采用有限差分法求解，当x=y 时，则在下面的边界节点方程式中，正确的是( )。 （分数：2.00）A.B. C.D.解析：解析：列节点 4 的热平衡方程 x=y，整理上式得到 t 1 +2t 2 +t 3 -4t
14、4 + 5.(2007)对于图 241 中的二维稳态导热问题，具有均匀内热源，内热源强度为 q v ，右边界绝热边界条件，如果采用有限差分法求解，当x=y 时，则在下面的边界节点方程式中，哪一个是正确的?( ) （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：解析：列节点 4 的热平衡方程 x=y，整理上式得到 t 1 +2t 2 +t 3 4t 4 + 6.(2008)对于一维非稳态导热的有限差分方程，如果对时间域采用显式格式进行计算，则对于内部节点而言，保证计算稳定性的判据为( )。（分数：2.00）A.n1B.Fo1C. D.解析：解析：无内热源，常物性一维非稳态导热的微分方程为 对时间域采用
15、显式格式写出差分方程 整理为 t i k+1 =Fo(t i-1 k +t i+1 k )+(12Fo)t i k 由此可知显式差分格式的稳定性条件 1-2Fo0，则 7.(2010)采用有限差分法进行导热过程数值计算时，可以有多种离散格式方式，下列不适用的方法是( )。（分数：2.00）A.边界节点，级数展开法 B.边界节点，热量守恒法C.中心节点，级数展开法D.中心节点，热量守恒法解析：解析：一般常用的离散格式方式有级数展开法和热量守恒法两种。中心节点这两种方法都可以，边界节点只适合热量守恒法，不适用级数展开法。8.(2011)常物性无内热源一维非稳态导热过程第三类边界条件下边界节点由热平
16、衡法的显示差分格式得到离散方程，进行计算时要达到收敛需满足( )。 （分数：2.00）A.B.C. D.解析：解析：如图 242 所示，用热平衡法建立常物性无内热源一维非稳态导热第三类边界条件下边界节点由热平衡法的显示差分格式的离散方程为 t 1 k+1 =2Fo(t 2 k +Bit f k )+(12BiFo 一 2Fo)t 1 k 由此可知显式差分格式的稳定性条件 1-2BiFo 一 2Fo0，则 9.(2012)常物性无内热源二维稳态导热过程，在均匀网格步长下，如图 243 所示的拐角节点处于第三类边界条件时，其差分格式为( )。 （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：解析：列节点
17、 1 的热平衡方程 x=y，整理上式得到10.(2013)对于稳态、非稳态、显示格式或隐式格式离散方程组的求解，下列说法中正确的是( )。（分数：2.00）A.显格式离散方程组求解永远是发散的B.隐格式离散方程组求解是收敛的 C.时间采用隐格式空间采用显格式是收敛的D.稳定条件下的各种差分方程式都是收敛的解析：解析：隐格式离散方程组求解无条件稳定，解不会震荡而导致发散。显格式离散方程组求解有稳定性条件，不满足稳定条件，解会震荡而导致发散。11.(2014)常物性无内热源二维稳态导热过程，在均匀网格步长下，如图 244 所示的平壁面节点处于第二类边界条件 q w =C 时，其差分格式为( )。
18、分数：2.00）A.B.C. D.解析：解析：列出节点 1 的热平衡方程12.(2016)常见导热数值计算中较多使用差分格式是( )。（分数：2.00）A.边界点采用热量守恒法求离散方程 B.非稳态时，时间和空间坐标均采用隐格式差分格式C.非稳态时均采用中心差分格式D.非稳态时，空间坐标采用向前或向后差分格式，时间坐标采用中心差分格式解析：解析：非稳态导热时，由于时间具有单轴方向性，采用向前或向后差分格式。各项同性材料，空间坐标，各方向导热是均匀的，采用中心差分格式。边界点采用热量守恒法内建立离散方程，内节点可采用热量平衡法或泰勒级数展开公式建立离散方程。13.(2005)在温度边界条件和几
19、何条件相同的情况下，湍流受迫对流传热系数要高于层流对流传热系数，其原因是( )。（分数：2.00）A.流速的提高增加了流体携带能量的速率B.湍流时产生了强烈的横向脉动C.流动阻力增加D.对流输送能量的增加和流体横向脉动的共同作用 解析：解析：层流是流体层与层之间无质量交换，因此层流对流换热是靠垂直于流动方向的流体的导热进行的。湍流是流体层与层之间有质量交换，也就有能量交换、动量交换，流体有横向脉动；另外湍流时速度要大于层流，对流输送能量的增加。因此紊流对流换热系数高于层流是由于对流输送能量的增加和流体横向脉动的共同作用。14.(2006)用来描述流动边界层厚度与热边界层厚度之间关系的相似准则是
20、 )。（分数：2.00）A.雷诺数 ReB.普朗特数 Pr C.努塞尔特数 NuD.格拉晓夫数 Gr解析：解析：15.(2007)能量和动量的传递都是和对流与扩散相关的，因此两者之间存在着某种类似。可以采用雷诺比拟来建立湍流受迫对流时能量传递与动量传递之间的关系，这种关系通常表示为( )。（分数：2.00）A.雷诺数 Re 与摩擦系数 C f 的关系B.斯坦登数 St 与摩擦系数 C f 的关系 C.努塞尔特数 Nu 与摩擦系数 C f 的关系D.格拉晓夫数 Gr 与 C f 的关系解析：解析：16.(2008)空气与温度恒为 t w 的竖直平壁进行自然对流传热，远离壁面的空气温度为 t 。
21、描述这一问题的相似准则关系式包括以下哪三个相似准则?( )（分数：2.00）A.雷诺数 Re，普朗特数 Pr，努塞尔数 NuB.格拉晓夫数 Gr，雷诺数 Re，普朗特数 PrC.普朗特数 Pr，努塞尔数 Nu，格拉晓夫数 Gr D.雷诺数 Re，努塞尔数 Nu，格拉晓夫数 Gr解析：解析：自然对流的准则关联式为 Nu=f(Gr，Pr)=C(Gr.Pr) n 。17.(2009)温度为 t 的空气以速度 u 掠过温度恒为 t w 的平壁时的层流受迫对流传热问题，在一定条件下可以用边界层换热积分方程求解。用这种方法得到的对流传热准则关系式表明，局部对流传热系数h x 沿流动方向 x 的变化规律为(
22、 )。 （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：解析：温度为 t 的空气以速度 u 掠过温度恒为 t w 的平壁时的层流受迫对流传热的准则关联式为 Nu x =0332Re x 1/2 Pr 1/3 ，展开 18.(2010)采用对流换热边界层微分方程组，积分方程组或雷诺类比法求解对流换热过程中，正确的说法是( )。（分数：2.00）A.微分方程组的解是精确解 B.积分方程组的解是精确解C.雷诺类比的解是精确解D.以上三种均为近似值解析：解析：对流换热的求解方法大纲要求知道分析法、类比法和实验法三种。分析法包括微分方程组求解和积分方程组求解。所有方法中，只有微分方程组的解是精确解，其他方法都
23、是近似值。19.(2012)流体外掠平板形成边界层，下列关于边界层厚度及流动状态表述中，不正确的说法是( )。（分数：2.00）A.边界层内可以依次出现层流和湍流B.随着板长度增加，边界层厚度趋于定值 C.边界层厚度与来流速度及板面粗糙度有关D.当流动长度较大时，边界层内可以出现湍流解析：解析：根据边界层的特性，随着板长度增加，边界层厚度增加，当流动长度较大时，边界层内可以出现湍流边界层。20.(2013)在对流换热过程中，两个现象相似的条件是( )。（分数：2.00）A.满足同一准侧关联式及单值性条件B.速度与温度分布相似，且单值性条件相同C.只要满足几何相似、速度与温度分布相似及同类现象D
24、同类现象的换热过程，同名准则对应相等，单值性条件相同 解析：解析：两个现象相似的条件，同名准则对应相等，单值性条件相同或相似。21.(2014)下列换热工况中，可能相似的是( )。（分数：2.00）A.两圆管内单相受迫对流换热，分别为加热和冷却过程B.两块平壁面上自然对流换热，分别处于冬季和夏季工况 C.两圆管内单相受迫对流换热，流体分别为水和导热油D.两块平壁面上自然对流换热，竖放平壁分别处于空气对流和水蒸气凝结解析：解析：相似性原理：同类现象，已定的同名准则相等，单值性条件相似。A、C 和 D 项都不属于同类现象。22.(2016)下列说法错误的是( )。（分数：2.00）A.Nu 表征
25、流体对流换热与传导换热的关系B.Gr 表征自由对流浮升力与粘性力的关系C.Re 表征流体流动惯性力与重力的关系 D.Pr 表征动量扩散与热量扩散的关系解析：解析：Nu 的大小表征流体对流换热的强弱程度，对流换热是流体与壁面间的换热，是流体对流与导热的复合形式，因此 Nu 表征流体对流换热与传导换热的关系。Gr 的大小表征自由对流浮升力与黏性力的比值。Re 的大小表征流体流动惯性力与黏性力的比值。Pr 的大小表征动量扩散与热量扩散的比值。23.(2016)在雷诺类比中，用于表示阻力和对流换热的关系准则数是( )。（分数：2.00）A.ReB.Pr C.GrD.St解析：解析：在雷诺类比公式 St.pr 2/3 =Cr2 中，
