数值传热学习题答案

数值传热学习题答案

【篇一：习题解答】

s=txt>1.1 什么是汇编语言？汇编语言的特点是什么？

答：为了克服机器语言难以记忆、表达和阅读的缺点，人们采用具

有一定含义的符号作为助忆符，用指令助忆符、符号地址等组成的

符号指令称为汇编格式指令(或汇编指令)。汇编语言是汇编指令集、

伪指令集和使用它们规则的统称。① 55h，70h，70h，65h，72h

② 53h，6ch，6fh，77h

③ 43h，6fh，6dh，70h，75h，74h，65h，72h ④ 57h，68h，

61h，74h 1.7 求下列带符号十进制数的8位基2码补码。

① +127② ?2③ ?128④ +2 答：

汇编语言的特点是：

（1）执行速度快。（2）程序短小。（3）可以直接控制硬件。（4）可以方便地编译。

（5）辅助计算机工作者掌握计算机体系结构。（6）程序编制耗时，可读性差。（7）程序可移植性差。

1.2 把下列十进制数转换成二进制数、八进制数、十六进制数。①127② 1021 ③ 0.875④ 6.25 答：

① 1111111b；177q；7fh ② 1111111101；1775q；3fdh ③

0.111 b；0.7q；0.eh ④ 110.01b；6.2q；6.4h

1.3 把下列二进制数转换成十进制数。

① 1001.11 ② 101011.10011 ③ 111.011④

1011.1

答：

① 9.75d ② 43.59375d③ 7.375d④ 11.5d

1.4 把下列八进制数转换成十进制数。

① 573.06 ② 75.23 ③ 431.7④ 123.45 答：

① 379.09375d ② 61.296875d③ 281.875④ 83.578125

1.5 把下列十六进制数转换成十进制数。

① 0d5.f4 ② 8ba.7c ③ 0b2e.3a④ 6ec.2d 答：

① 213.953125d ② 2234.484375③ 2862.2265625 ④

1772.17578125

1.6 把下列英文单词转换成ascii编码的字符串。

① upper ② blow ③ computer ④ what 答：

① 01111111b② 11111110b ③ 10000000b ④ 00000010b

1.8 求下列带符号十进制数的16位基2码补码。

① +628 ② ?9③ ?1234 ④ +3249 答：

① 0000001001110100b② 1111111111110111b ③1111101100101110b ④ 110010110001b

1.9 下列各数均为十进制数，请用8位二进制补码计算下列各题，

并用十六进制数表示其运算结果。

① 68+（―53）② 68―53 ③ 68―（―53）④（―68）―53 答：

① 0fh ②0fh ③ 0a1h ④87h

1.10 汉字在输入、存储、输出过程中所使用的汉字编码是否一样？

使用的是什么编码？

答：

在汉字的输入、存储、输出过程中所使用的汉字编码是不一样的，

输入时有输入编码，存储时有汉字机内码，输出时有汉字字形码。

第2章 ibm-pc系统结构习题解答

2.1什么是微型计算机？微型计算机主要由哪几部分组成？其主要

功能是什么？

答：

微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成

了计算机主要部件——控制器和运算器的微处理器为核心所构造出

的计算机系统。

微型计算机主要由微处理器、存储器、系统总线、i/o接口电路和

i/o设备组成。微处理器用来执行程序指令，完成所有的算术和逻辑

运算及全机的控制工作；存储器用来存放程序和数据；系统总线是

计算机各功能部件之间进行信息传输的通道；i/o设备是指微型计算

机配备的输入输出设备，也称外围设备（简称外设），用来提供具

体的输入输出手段。

2.2 8086/8088cpu由哪两部分组成?它们的主要功能是什么? 答：

8086/8088cpu由总线接口部件biu(bus interface unit)和执行部件eu(execution unit)两部分组成。总线接口部件biu是8086与系统

总线的接口，负责cpu与存储器、i／o端口传送数据；执行部件eu

负责指令的执行和数据的运算。

2.3 8086/8088cpu有哪些寄存器？各有什么用途? 答：

8086/8088内部的寄存器可分为通用寄存器、专用寄存器和段寄存器。 8086/8088有8个16位的通用寄存器，包括4个数据寄存器（ax、bx、cx、dx）、2个变址寄存器(si和di)和2个指针寄存器(bp和sp)。它们均可以用于保存算术逻辑运算中的操作数和运算结

果，但每个寄存器又有各自规定的专门用途。ax通常称为累加器(accumulator)，用于算术运算、逻辑运算以及与外设传送信息等，

它是汇编编程中使用频率最高的一个寄存器。bx称为基址寄存器(base address register) ，常用来存放存储器地址。cx称为计数寄

存器(count register) ，常用来保存计数值。dx称为数据寄存器(data register) ，常用来存放双字长数据的高16位，也用于存放i/o 的端口地址。si称为源变址（source index）寄存器，di称为目的

变址（destination index）寄存器，主要用于存储器寻址方式时提

供偏移地址。si和di一般与数据段寄存器ds联用，用来确定数据

段中某存储单元的地址。在串操作指令中，还有专用的用法：si和

数据段寄存器ds联用，di和附加段寄存器es联用，分别用来寻址

数据段中的源操作数和附加段的目的操作数。bp称为基址指针

（base pointer）寄存器，sp称为堆栈指针（stack pointer）寄存器，它们主要用于指向堆栈段中的存储单元。bp与堆栈段寄存器ss

联用，用来确定堆栈段中某存储单元的地址，bp主要用于给出堆栈

中基地址，用它可直接存取堆栈中的数据；sp与堆栈段寄存器ss

联用，用来确定堆栈段中栈顶的地址，sp保存堆栈栈顶的偏移地址，用它只可访问栈顶。

ip(instruction pointer)为指令指针寄存器，用来存将要执行的指令

在代码段中的偏移地址。它和代码段寄存器cs一起可以确定下一条

的指令的物理地址。标志寄存器flags也被称为程序状态寄存器psw，用来存放状态标志和控制标志的寄存器。

8086/8088有4个16位段寄存器，分别为代码段寄存器cs、数据

段寄存器ds、堆栈段寄存器ss和附加段寄存器es。段寄存器是根

据内存分段的管理模式而设置的，专门用于存放段地址。cs(code segment register)称为代码段寄存器，用来存放代码段的段地址；

ds(data segment register)称为数据段寄存器，用来存放数据段的

段地址；es(extra segment register)称为附加段寄存器，用来存放

附加段的段地址；ss(stack segment register)称为堆栈段寄存器，

用来存放堆栈段的段地址。

2.4 8086/8088cpu哪些寄存器可以用来指示存储器地址？答：

bx、si、di、bp、sp、ip、cs、ds、es、ss。

2.5标志寄存器中有哪些状态标志和控制标志？它们每一位所表示的含义是什么？

答：

标志寄存器中有6个状态标志（cf、pf、af、zf、sf、of）和3个控

制标志（tf、if、df）。

状态标志用来记录程序运行结果的状态信息，它们是根据有关指令

的执行结果由cpu自动设置的，常用作条件转移指令的转移控制条件。cf（carry flag）进位标志，主要用来反映运算是否产生进位或

借位，如果运算结果的最高位有效位产生进位或借位时，进位标志

置1，即cf＝1，否则置0。pf（parity flag）奇偶标志，用于反映

运算结果中“1”的个数的奇偶性，当运算结果最低字节中“1”的个数

为零或偶数时，pf＝1，否则pf＝0。af（auxiliary carry falg）辅助进位标志，记录运算时第3位（低半字节）产生的进位值，辅助进

位标志一般在bcd码运算中作为是否进行十进制调整的判断依据。

zf（zero flag）零标志，用来反映运算结果是否为0，运算结果为0

时zf位置1，否则置0。sf（sign flag）符号标志，记录运算结果的符号，它与运算结果的最高位相同，结果为负时置1，否则置0。of （overflow flag）溢出标志，用于反映有符号数运算结果是否溢出，在运算过程中，如操作数超出了机器能表示的范围，则称为溢出，

此时of位置1，否则置0。

控制标志用于控制处理器的操作，可根据需要用指令设置。tf（trap flag）

追踪标志，也称单步标志，当追踪标志tf为1时，cpu进入单步方

式即cpu每执行一条指令后，产生一个单步中断，通常用于程序的

调试；当追踪标志tf为0时，处理器正常工作。if（interrupt flag）中断标志，当if=1时，cpu可以响应可屏蔽中断请求；当if=0时，cpu不响应cpu外部的可屏蔽中断发出的中断请求。df（direction flag）方向标志，用于在串处理指令中控制地址的变化方向，当df

位为1时，每次操作后变址寄存器si和di自

动减少，串处理从高地址向低地址方向处理；当df为0时，则使si

和di自动增加，使串处理从低地址向高地址方向处理。

2.6有两个16位数3a4bh和10efh分别存放在2000h和2004h存储单元中，请用图表示出它们在存储器里的存放情况。

答：

2000h 2001h 2002h

2003h

2004h 2005h

2.7一个存储单元的物理地址、段地址、偏移地址三者之间有何关系？答：

20位的物理地址由16位的段地址和16位的段内偏移地址组成。物

理地址pa(physical address)的计算方法如下：

2.8在debug程序中，一条指令语句表示为2000：0030 mov al，8。

请问：段地址、偏移地址和物理地址分别为多少？存放段地址和偏

移地址的寄存器是哪两个？

答：

段地址：2000h。偏移地址：0030h。物理地址：20030h。存放段

地址的寄存器是cs。存放偏移地址的寄存器是ip。

第3章 8086/8088寻址方式和指令系统习题解答

一、填空

3.1 指出下列指令源操作数的寻址方式： mov ax，array[si] ；

mov ax，es:[bx]；mov ax，[100]；mov ax，[bx+di]；mov ax，bx ；mov ax，2000h；mov ax，array[bx][si] ；mov ax，

[di+20h]；答：

寄存器相对寻址；寄存器间接寻址；直接寻址；基址变址寻址；寄

存器寻址；立即数寻址；相对基址变址寻址；寄存器相对寻址。

3.2 假设(sp)=100h，(ss)=1000h，执行push bp指令后，栈顶的

物理地址是。

答： 10102h

3.3 段地址和偏移地址为3fffh：1234h，它的物理地址是，段地址

和偏移地址为1000h：000fh，它的物理地址是。

答：41224h，1000fh

3.4 若要测试al寄存器中操作数的第0，3，4，7位是否均为0，然

后根据测试结果实现条件转移，可使用指令，以产生转移条件。这

条指令执行后将影响的标志位是。

答：

test al,0a9h；sf,zf,pf

3.5 现有(ds)=2000h，(bx)=0100h，(si)=0002h，(20100h)=12h，

(20101)=34h，(20102h)=56h，(20103h)=78h，(21200h)=2ah，(21201h)=4ch，(21202h)=0b7h，(21203h)=65h，下列指令执行后ax寄存器的内容：

mov ax，1200h；(ax)=mov ax，bx ；(ax)=mov ax，[1200h]；(ax)=mov ax，[bx] ；(ax)=mov ax，1100h[bx] ；(ax)=mov ax，[bx][si]；(ax)=

mov ax，1100h[bx+si] ；(ax)= 答：

1200h，0100h，4c2ah，3412h，4c2ah，7856h，65b7h

3.6 设(bx)=101h，(ds)=2100h ，(cs)=1900h，内存中

(21101h)=0c7h，(21102h)=0ffh，(21103h)=00h，(21104h)=0f0h，执行如下指令后cs和ip寄存器的值是多少？

jmp bx ；(cs)= ，(ip)=jmp [bx] ；(cs)= ，(ip)=jmp word

ptr[bx+1] ；(cs)= ，(ip)=jmp dword ptr[bx] ；(cs)= ，(ip)= 答：

1900h，0101h；1900h，0ffc7h；1900h，0ffh；0f000h，ffc7h

3.7 试根据以下要求写出相应的汇编语言指令。

⑴把bx寄存器和dx寄存器内容相加，结果存入dx寄存器中，汇

编语言指令：；

⑵用寄存器bx和si的基址变址寻址方式把存储器中的一个字节与

al寄存器的内容相加，并把结果送到al寄存器中。汇编语言指令：；

⑶用寄存器bx和位移量0b2h的寄存器相对寻址方式把存储器中的

一个字和cx寄存器内容相加，并把结果送回到存储器中。汇编语言

指令：；

⑷用位移量为0524h的直接寻址方式把存储器中的一个字与数

2a59h相加，并把结果送回存储单元中。汇编语言指令：；

⑸把数0b5h与al寄存器内容相加，并把结果送回al寄存器中。汇

编语言指令：；

答：（1）add dx,bx （2）add al,byte ptr [bx][si] （3）add

[bx+0b2h],cx （4）add [0524h],2a59h （5）add al,0b5h

3.8 指令sar可用来除2，而指令shr可用来除2。

答：

带符号数，无符号数

3.9 条件转移指令的目标地址应在本条指令的下一条指令的个字节

范围内。

答： 2

3.10 执行指令xor ax，ax的含义是。答：将ax清零

3.11 一个有16个字的数据区，它的起始地址为70a0h:ddf6h，那

么该数据区的最后一个字单元的物理地址为 h。

答： 7e814h

3.12 串处理指令规定源寄存器使用，源串在段中；目的寄存器使用，目的串必须在段中。

答：

si，数据段，di，附加段

3.13 执行加法指令时，如果两个操作数的符号相同，而结果的符号

与之相反，则of＝

；执行减法指令时，如果两个操作数的符号相反，而结果的符号与

减数相同，则of= 。

答： 1，1

3.14 数据串传送指令执行前应

做、、、

四项准备工作。答：

置源串首地址、置目的串首地址、置串长、置方向标志

二、选择题(可多选)

3.15 基址寄存器的内容、变址寄存器的内容以及指令中指定的位移

量三者之和作为操作数的有效地址，它的寻址方式是。

a、直接寻址方式

b、寄存器相对寻址方式

c、基址变址寻址方式

d、相对基址变址寻址方式 3.16 完成将累加器al清零，并使进位标志cf 清零，下面错误的指令是。

a、mov al,00h

b、and al,00h

c、xor al,al

d、sub al,al 3.17 指

令test al，02h的含义是。

a、测试al是否等于02h

b、测试al第二位的状态

c、测试al第一

位的状态d、将al的第一位和02单元的各位进行测试

3.18 8086cpu在执行8位有符号数运算后，产生溢出是结果超出了。

a、0～255

b、+128～-128

c、+255～-256

d、+127～-128 3.19

不能改变8086程序计数指针ip的指令是。 a、ret b、push axc、calld、jbe 3.20 不影响8086堆栈指针sp值的指令是。a、jmp b、push axc、pop cx d、int 21h 3.21 8086中执行指令ret 04h表示。

a、返回到04h单元

b、作段间返回

c、返回到当前地址后第4个单元

d、完成ret指令后sp加4 3.22

下列不正确的指令是（data已定义）。 a、mov 4[di]，02h b、

mov byte ptr4[di]，02h c、mov 4[di]，al d、mov data[di]，02h

3.23 假设v1和v2是用dw定义的变量，下列指令中正确的是。a、mov v1，20h b、mov v1，v2 c、mov al，v1 d、mov 2000h，

v2 3.24 下列哪条指令不合法？

a、int ax，0278h

b、ror dx，cl

c、cmpsb

d、ret 4 3.25 下列指

令中，有语法错误的是。 a、mov [si]，[di] b、in al，dx

c、jmp wprd ptr[bx]

d、push word ptr 20[bx+si-2] 3.26 下列4条指令中，是错误的。

a、mov ds，2000h

b、add dx，[bp]

c、mov ax，200

d、mov ax，array[si+2]

3.27 运算型指令的寻址和转移型指令的寻址，其不同点在于。 a、前者取操作数，后者决定程序的转移地址 b、后者取操作数，前者决定转移地址 c、两者都是取操作数

d、两者都是决定程序的转移地址

3.28 下列指令中操作数在代码段中的是。

a、mov al，25h

b、add bh，al

c、inc ds:[25h]

d、cmp al，bl

3.29 设(bl)=5，要使结果(bl)=0ah，应执行指令是。

【篇二：第6章习题答案】

节中曾指出，流场的分离式求解方法所遇到的问题是压力没有独立的方程，为了解决压力与速度之间的耦合问题，引入了simple等一系列算法。但另一方面可以从动量方程与连续性方程来导出关于压力的poisson方程，例如在二维直角坐标中对不可压缩流体可有： ???u???v???v???u???2p?2p

??2???????y?????x????y??? ?x?x2?y2 ??????????

试导出这一方程。有人认为，可以把这个压力方程与动量方程联立来求解流动，即依次求解u方程，v方程及压力方程（此时u，v已知道，可作为压力方程的源项）就完成了分离式求解方法中的一轮迭代，从而不必采用simple之类的算法。试对这种观点作出评价。解：二维稳态不可压流体的动量方程为：

??uu??vu?2u?2u?p6-1-1

???2??2??x?y?x?y?x

??uv??vv?2v?2v?p6-1-2

???2??2??x?y?x?y?y

连续性方程为：

?u?v

??06-1-3 ?x?y

将式（6-1-1）对x求偏导数、式（6-1-2）对y求偏导数，有：

2

????2u????2u???2p?2u?v?u???u???u?

?????u2????v????????x2????x???y2?????x26-1-

4 ?x?x?y?y?x?x?x??????????

????2v????2v???2p??v??u?v???v????v?

?????26-1-

5 ??????u??????v?????2?2???????????y?x?x??y??y??y? ??y???y??x??y??y???y

考虑到：

2

?u?v??u???v???u?v?

??????2 ?????????x?y??x???y???x?y?

2

22

?2u???v????u?v?? ??????2?????x??y??x??x?y??x ???u????v????u?v?

? ?????????????y??x??y??y??y??x?y?

???2u????2v??2??u?v?

??????2???2?2?? ???x??x??y??x??x??x?y?????2u????2v ??2??u?v???????2? ??2?2??????x??y??y??y??y??x?y?

根据连续性方程，并将上面各式代入式（6-1-4）、式（6-1-5）中，相加该两式并整理，就可以得到：

???u???v???v???u???2p?2p

????2??????????6-1-6 22?????x?y???x???y???x???y??评述：

实际求解流场时依次求解u方程，v方程及压力方程是无法保证质量守衡条件的，因为

导出压力方程中，引入了质量守衡的条件，无法在迭代过程中保证其成立，必须采用simple这样的压力修正方案才能保证质量守衡条件的满足。

习题6－4

稳态的，且密度是常数。ue，vn的离散方程为：ue?pp?pe；vn?0.7?pp?pn?试利用simple算法求解ue，vn及pp之值。 ??得ue之值： ,vn

??

?0.7??5?0??3.5 ue?5?10??5，vn

对图6-11所示二维流动情形，已知：uw?50，vs?20，pn?0，pe?10，流动是

解：首先假定pp?5，则可以利用给定的ue?pp?pe；

vn?0.7?pp?pn?计算式，获

设在e,n两界面上满足连续性条件的速度为ue,vn，则连续性方程为：

uw?vs?ue?vn

?/?//；vn?vn? ?dn?pp?pnue?ue?dep/p?pe

//

按已知条件，de?1，dn?0.7，pe，得到：?0，pn?0（因为pn?0，pe?10）

按simple算法，ue,vn可以表示为：

??

//

；vn?3.5?0.7?pp ue??5?pp

将此两式代入连续性方程得pp的方程：

//

50?20??5?pp?3.5?0.7?pp

/

由此得到：pp?42.06 ?/

pp?pp?pp?5?42.06?47.06

/

ue??5?pp??5?42.06?37.06

/

/vn?3.5?0.7?pp?3.5?0.7?42.06?32.94

此时，连续性方程已经满足，而且给定的动量方程都是线性的，不

包含与所求解的变量有关的量，因而上述之值即为所求之值。

习题6－5

一管路系统如图6-33所示，从节点1向节点2，3，4，5，6，7泵

送流体。节点1，2，4，5的压力表示在括号内。两节点间的流量可

用公式q?c??p?示之，其?p为两节点间的压差，c可称为水传导性。为简便起见，相邻两节点间的传导性用示于两节点连线中点上的字

母作为下标，例如节点3，6间的水力传导性表示为cd。已知：

ca?0.4,cb?0.2,cc?0.1,cd?0.2,ce?0.1,cf?0.2。已知节点6，7间的

流量qf?20。以上各量的单位都是协调一致的。试采用类似simple

的算法，确定

??，p6，计算各段流量；再利用节点3，p3,p6,qa,qb,qc,qd,qe及

p7（提示：先假定p3

6的质量守恒关系来计算压力修正值）。

解：

根据simple算法的思路，如果压力场正确，那么计算出来流量就正确了。

??

先假定p3，p6计算各段流量；

??假定p3?100，p6?100，可以计算出各段的流量为：

??qa?ca??p??0.4??275?100??70，

qb?cb??p??0.2??100?270???34

??

?cd??p??0.2??100?100??0 qc?cc??p??0.1??10?100???9，qd?

qe?ce??p??0.1??40?100???6

再利用节点3，6的质量守恒关系来计算压力修正值，假定节点3，

6的流量满足连续性条件，则有：

qa?qc?qb?qd

qd?qe?qf

?

qa?ca?275?p3??ca275?p3??p3/?qa?cap3/

qbqc

qd

有

????

?c?p?270??c??p?270??p??q?cp ?c?10?p??c??10?p??p??q

?cp ?c?p?p??c??p?p??p??q?cp

b

3

b

?3

/3

?b

c

假设当节点3，6各自加上压力修正值后，使上面的条件满足，因为： /b3/c3

/d3

d3

3?6

c

?3/3?c

d

?3?6/3?d

????

?ca?cb?cc?cd?p3/?qa?qc?qb?qd

同理可以得到：

??

?cc?cd?p6/?qd?qe?qf

计算出压力修正值后，对节点3，6重新赋值，如此循环，直到获得收敛解，结果如下表所示。

表计算结果

p7 qa qd qb p3 p6 qc qe

210.3 80.87 29.478 -13.739 -19.13 24.087 -4.087 -19.13 说明：流量中出现了负号，表示与规定的正方向相反，如qb??13.739表示流量是从节点2流向节点b，而对于压力向出现的负号，表示了该点的实际压力最低。

习题6－6

dpd?ua??0及?0，其中c为常dxdx

数，a为有效面积。对于图6-12所示离散系统，已知：?x?1（网格均分），cb?0.4,cc?0.2,ab?2,ac?3,p1?140,p3?30。以上各量单位均已协调一致。试采

设有个一维多孔介质内的流动，控制方程为cuu?用simple算法求解p2,ub,uc。

解：

求解迭代步骤参见教材，结果如下表所示。

习题6-6的求解结果

迭代层次

0 ub0 uc

0 p2

1 15

15 120 2 15.313 10.208 46.25 3 15.003 10.002 50 4 15 10 50 ?

uc

/ p2

/ ub

/ uc

uc

ubp2

22.5 -73.75 6.1458 -12.292 15.313 10.208 46.25 9.0838 3.75 -

0.30612 0.91837 15.003 10.002 50 10 0 0 0 15 10 50 10 0 0 0 15 10 50

习题6－7

试导出表6-1中所示的圆柱轴对称坐标及极坐标中速度源项的表达式。

解：

先分析圆柱轴对称坐标中动量方程。为了与《数值传热学》中不可压缩流体动量方程的源项保持一致，选择与《数值传热学》中规定的坐标表示形式。

二维形式的圆柱轴对称坐标中的动量方程：

??2u1???u???u?u?u?p

???u??v?????2??r?? 6-7-

1 ?t?x?r?xr?r?x??r?????2v1???v?v??v?v?v?p

???u??v?????2??r??2? 6-7-2 ?t?x?r?rr?r??r?r???x

考虑到二维形式的圆柱轴对称坐标中的连续性方程：

?u1??rv???0 6-7-3 ?xr?r

将（6-7-3）式代入（6-7-1）式、(6-7-2)式中，将动量方程化为守恒形式，可以得到：

??2u1???u????u??uu??uv?p

???????2??r?? 6-7-

4 ?t?x?r?xr?r??r????x??2v1???v???v??v??uv??vv?p????? ??2??r???2 6-7-

5 ?t?x?r?rr?r?x??r??r?

从（6-7-4）式、（6-7-5）式可以得出二维形式的圆柱轴对称坐标中两个动量方程的源项形式。

再考虑极坐标问题中动量方程，为了与《数值传热学》中不可压缩流体动量方程的源项保持一致，选择与《数值传热学》中规定的坐标形式。

二维形式极坐标问题的动量方程：

?

?1??1?t?1???u?2?vu??uu?u?uuv1?p

????v????????2? ????r??2?tr???rrr??r??r??r?r?r??rr???? ??

6-7-6

?1??1?t?1???v?2?uv??vu?v?vu2?p?????v???????2?????r ??2?tr???rr?r?r???r???r?r??r?r??r?

6-7-7

考虑到二维极坐标问题的连续性方程为：

?u??rv???0 6-7-8 ???r

代入上式中，获得动量方程的守恒形式：

?1??1?t?1???u??2??v?u?uv???u????u????u??p

?u?v??????2?????r???2

?tr???rr??r?r???r???r?r??r??r??r

6-7-9 从而得u方程的源项为：s?

2??v?u?uv

?2? 6-7-10 2

rr??r

?1??1?t?1???v??2??u?u?v?u2???v????v????v??p

?u?v??????2?2?????r???2?tr???r?rrr?r???r???r?r??r??r? ?r

6-7-11

2??u?u?v?u2

???从而得v方程的源项为：s??2 6-7-12

rr??r2r2

【篇三：计算流体力学作业习题】

ass=txt>1.写出通用方程，并说明其如何代表各类守恒定律。

由守恒型对流-扩散方程：

?(??)

?div??u???div?t?grad???s? ?t其中?为通用变量；t?为广义扩散系数；s?为广义原项。

若令??1;t??1;s??0时，则得到质量守恒方程（mass conservation equation）

?(?)?(?u)?(?v)?(?w)

????0 ?t?x?y?z

若令??ui;时，则得动量守恒方程（momentum conservation equation）以x方向为例分析，设??u;s??su?

?p

?x，通用方程可化为：

?(?u)?(?uu)?(?vu)?(?wu)?p??u

??????(divu?2?)?t?x?y?z?x?x?x

????v?u??????u?w??

???????????????fz?y???x?y???z???z?x???

同理可证明y、z方向的动量守恒方程式若令??t;t??equation) ?(?h)

?div??uh????div?u??div(?gradt)???sh

?t

?

cp

;s??st时，则得到能量守恒方程(energy conservation

?(?h)?

?div??uh??div(gradt)?st

?tcp

证毕

2.用控制体积法离散

dtdtddt?u?(k)?s?0，要求对s线性化，据你的理解，dtdxdxdx 谈谈网格如何划分？交界面传热系数何如何计算？边界条件如何处理？

?(??)?(?u?)???

??(t)?s??t?x?x?x根据守恒型对流-扩散方程：，对一维模型

进行分析，则有：

dtdtddt

?u?(k)?s?0dtdxdxdx

将该一维模型的守恒形式在图a所示的控制容积p在△t时间内做积分。

图a

e

t??t

t??t

?(t

t??t

?tt

)dx?

?e

w

??(ut)

e

?(ut)w?dt??k

t

?

t

??(?t

?x)e?(?t??x)w??dt??sdsdtw

（1）非稳态项

选定t随x变化且为阶梯式，既有：

e

?(tt??t?tt)dx?(tt??tp?ttp)?xw

（2）对流项

选定t随t的变化规律符合阶梯显示，既有：

t??t

??(ut)

?(ut)tt

e

w?dt??e?(ut)w?t

?(ut)??t

（3）扩散项

t??t

?

???tt

?(?t?x)e?(?x)?w??dt????(?t?x

)t?tt?e?(?x)w???t (

?t

?x)t?t?tt?te?ep(?x) (?x

)w?pwe (?x)

w（4）原项

令s对t和x呈阶梯式变化，既有：

t??t

e

?

t

?sdsdt?st

?x?t

w

综上所述，可以推导出下式：

tt??t?tttttt

pp(u?)te?e?2tp?twt?t?(u?)tw

2?x??k?

x2?s

??

?(?x)e??(?x)e?

?e??p???e?????(?x)e???(?x)e?

在计算求解是，若边界为第一边界则可以直接进行迭代计算，若边界为第二、

三边界（边界节点的数据为未知数），则采用附加原项计算法进行求解。 3.用幂函数格式离散三维通用方程。

在直角坐标系下，三维通用方程的离散方程可表述为：

4.采用有限体积法离散对流——扩散方程中的对流项时，根据你的

理解写出格式的进化过程。

由《数值传热学》知，对流-扩散方程表达式：

ap?p?ae?e?aw?w

?????2u

?uj???s??t?uj?xj?xj

???2u

其中uj为对流项；?为扩散项。

?uj?xj?xj

现以一维对流-扩散方程问题模型方程来阐述对流项格式演变进化过程。

为了分析数值传热问题，人们最早先提出了控制体积中心差分法，

即在p点控制容积处做积分，取分段线性型线，最终可演化得：

ap?p?ae?e?aw?w

11

ae?de?feaw?dw?fwap?ae?aw?(fe?fw)

22

该类方程的优点在于，连续性方程在数值计算过程中始终得到满足，系数ae、

aw包括了扩散和对流作用对热传导问题的影响；与流量有关的部分则是界面上分段线型在均匀网格下的表现，很好地体现了对流作用。但是当p?2后，中心差分所解得的解将会失去物理意义，因为当

p?2时，则ae2，又因为aeawap三个系数的值都应当大于零，故

在这种情况下使用中心差分格式将会使得计算存

在问题。

为了克服由于对流项因为采用中心差分算法引起的问题，进一步提

出了对流项的迎风格式算法，在该格式中对流项的一二阶导数均为

线性的型线，同时一阶迎风格式离散方程系数ae、aw永远大于零，因而无论在何种条件下计算都不会引起解得震荡，其解永远具有物

理意义。并且在迎风格式的使用实践，也能为构造更优良的结构网

格提供了启示和指导。

5.简述压力校正法的基本思想及过程（用详细的方程离散说明）。

压力校正法的基本思想：

在对于navier-stokes方程的离散形式迭代求解的任一上层次，可

以给定一个压力场，它可以给是假定的或是上一层次计算所得出的。一个给定的正确的压力场应该使得计算得到速度场满足连续性方程。

但是根据这样的给定的压力场计算而得到的速度场，未必能满足连续性方程，因此要对给定的压力场进行修正。

图a

在时间间隔△t内对主控制体（如上图a所示）做积分，且以采用全隐格式，可得：

?p??p

?p??p

?t

??代替?t，

?t

?x?y??(?u)e?(?u)w??y??(?v)n?(?v)s??x?0

将改进后的速度式

*//

ue?ue?de(pp?pe)*// un?un?dn(pp?pe)

代入整理得关于p一阶导数的代数方程：

////

appp?aepe/?awpw?anpn?asps?b

其中：

ae??ede?y,aw??wdw?y,an??ndn?y,as??sds?y

ap?ae?aw?an?as

(?p??p)****

??b???(?u)?(?u)?y?(?v)?(?v)n?wes?????x ?t

即压力修正算法可以归纳为以下4个基本步骤：

（1）假定一个压力场，记为

p*

p*

；

u*v*

；

（2）利用，求解动量离散方程，得出相关的速度

（3）利用质量守恒方程来改进压力场，并要求改进后的压力场对应的速度场能满足连续性方程要求；（4）的计算迭代。

*/*/*/(p?p)(u?u)(v?v)作为本层次的解并据此开始下层次以以及，

6以具体方程式为例详细说明离散方程的迁移特性的概念。

我们将中心差分应用于一维非稳态纯对流方程的非守恒形式： ?????u?0 ?t?x

有：

其中流速u为常数。

采用类似的分析方法，对于节点位于时层有：

?1n

?in?1??i?1

?in?1??in

?t

??u

n

?in?1??i?1

2?x

（i+1）在（n+1）

?t

??u

n

?in?2??i

2?x

nn

???i?1i?2?0, 其中：

u?t?n?1??(,

所以i?1?x2 而在i-1点处则有：

?1n?in?1??i?1

?t

n?1nn

?????0,ii?1i?2因为于是得到?1?(

??u

?in??in?2

2?x

u?t?

),?x2。

可见在i点的扰动同时沿着相反的两个方向传递，所以对流项的中心差分不具有迁移性。

下面对u0的情况来进行分析。对节点i+1，在n时层产生在节点i 的扰动对i+1点的影响由下式确定：

?1n?in???1i?1

?t

n?1

由此可得 ?i?1??(?x) ,而在i-1处则有

??u

n

?in???1i?1 2?x

,(?in?1?0) u?t

陶文铨 数值传热学 第二版 第五章 5-2

精确解： p=[1,5,10]; x=0:1/19:1; for i=1:1:3 for j=1:1:20 y(i,j)=(exp(p(1,i)*19*x(1,j))-1)/(exp(p(1,i)*19)-1); end plot(x,y(i,:)); hold on ; end 由题对中心差分、一阶迎风、混合格式进行模块编程： 他们之间可以通用，只需更改ae 关于p 的函数即可： 程序如下: (1)中心差分 p=[1,5,10]; for i=1:1:3 ae=1-0.5*p(1,i); x/L (Φ-ΦL )/(Φ0-ΦL ) 精确解图像

aw=p(1,i)+ae; ap=ae+aw; for i=1:1:18 for j=1:1:20 a(i,j)=0; end end for i=1:1:18 j=i; a(i,j)=aw; a(i,j+1)=-ap; a(i,j+2)=ae; end for i=1:1:17 n=i+1; for m=i:-1:1 b(1,1)=a(m,n); a(m,n)=-a(i+1,n)/a(i+1,n)*b(1,1)+a(m,n); a(m,n+1)=-a(i+1,n+1)/a(i+1,n)*b(1,1)+a(m,n+1); a(m,n+2)=-a(i+1,n+2)/a(i+1,n)*b(1,1)+a(m,n+2); end end F(1)=0; F(20)=1; F(19)=(-a(1,20)*F(20)-a(1,1)*F(1))/a(1,19); for i=2:1:18 F(i)=(-a(i,20)*F(20)-a(i,19)*F(19))/a(i,i); end x=0:1/19:1; y(1,:)=F; plot(x,y); hold on end

数值传热学陶文铨第四章作业

4-1 解：采用区域离散方法A 时；网格划分如右图。内点采用中心差分 23278.87769.9 T T T === 22d T T=0dx - 有 i+1i 12 2+T 0i i T T T x ---=? 将2点,3点带入 32122 2+T 0T T T x --=? 即321 209T T -+= 432322+T 0T T T x --=?4321322+T 0T T T x --=? 即4 321 209 T T T -+-= 边界点4 （1）一阶截差 由x=1 1dT dx =，得 431 3 T T -= （2）二阶截差 11B M M q x x x T T S δδλλ -=++ 所以 434111. 1. 36311 T T T =++ 即 431 22293 T T -= 采用区域离散方法B 22d T T=0dx - 由控制容积法 0w e dT dT T x dT dT ????--?= ? ????? 所以代入2点4点有 322121011336 T T T T T ----= 即 239 028T T -=

544431011363 T T T T T ----= 即 34599 02828T T T -+= 对3点采用中心差分有 432 32 2+T 013T T T --=?? ??? 即 23499 01919 T T T -+= 对于点5 由x=1 1dT dx =，得 541 6 T T -= （1）精确解求左端点的热流密度 由 ()2 1 x x e T e e e -= -+ 所以有 ()22 20.64806911x x x x dT e e q e e dx e e λ -====- +=-=++ （2）由A 的一阶截差公式 21 0.247730.743113 x T T dT q dx λ =-=-= =?= （3）由B 的一阶截差公式 0 0.21640 0.649213 x dT q dx λ =-=-= = （4）由区域离散方法B 中的一阶截差公式： 210.108460.6504()B B T T dT dx x δ-?? ==?= ? ?? 通过对上述计算结果进行比较可得：区域离散B 有控制容积平衡法建立的离散方程与区域离散方程A 中具有二阶精度的格式精确度相当！ 4-3 解：将平板沿厚度方向3等分，如图

旋风分离器参考文献

参考文献 [1]金国淼等.除尘设备[M].北京:化学工业出版社,2002:1-300 [2]Louis E. Stein, Alex. C. Hoffmann.旋风分离器-原理、设计和工程应用 [M].北京,化学工业出版社,2004:1-78 [3]国家环保局标准处.中华人民共和国国家标准环境空气质量标准[J],油气田环境保护,1996(04 ) [4]姚玉英,黄凤廉,陈常贵等.化工原理[M].天津:天津大学出版社,1999:138 [5]舒帆.影响旋风除尘器除尘效率的因素分析[J],粮食加工.2008, 33 (3):73-75 [6]韩占忠,王敬,兰小平.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用[M].北京：北京理工大学出版社,2004:20 [7]魏志军,张平.旋风分离器气相流场的数值模拟[J].北京理工大学学报.2000, 20 (5):19-21 [8]嵇鹰,张红波,田耀鹏等.进口位置对旋风分离器特性影响的数值模拟[J].金属矿山,2008, 387 (3):127-129 [9]岑可法,倪明江,骆仲泱等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京:中国电力出版社, 2002:511-540 [10]陈明绍，吴光兴，张大中等.除尘技术的基本原理与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，1981:333-518 [11]钱付平,章名耀.基于边界层理论旋风分离器分离效率的改进模型[J],中国电机工程学报.2007, 27 (5):71-74 [12]Hoffmann A C, Stein L E. Gas cyclones and twirl tubes：principles，design and operation [M]. Springer-Verlag，Berlin，Heidelberg，2002，169． [13]Leith D, Licth W. The collection efficiency of cyclone type particle collector. A new theoretical approach[J]. AIChE Symp Series,1972，126 (68)：196-206． [14]Obermair S，Woisetschlager J，Staudinger G．Investigation of the flow pattern in different dust outlet geometries of a gas cyclone by laser Doppler anemometry[J].Powder Technology，2003，2-3 (138):239-251 [15]Zhao Bingtao．Development of a new method for evaluating cyclone

数值传热学部分习题答案

习题4－2 一维稳态导热问题的控制方程： 022=+??S x T λ 依据本题给定条件，对节点2 节点3采用第三类边界条件具有二阶精度的差分格式，最后得到各节点的离散方程： 节点1： 1001=T 节点2： 1505105321-=+-T T T 节点3： 75432=+-T T 求解结果： 852=T ，403=T 对整个控制容积作能量平衡，有： 02150)4020(15)(3=?--?=?+-=?+x S T T h x S q f f B 即：计算区域总体守恒要求满足 习题4－5 在4－2习题中，如果25 .03)(10f T T h -?=，则各节点离散方程如下： 节点1： 1001=T 节点2： 1505105321-=+-T T T 节点3： 25.03325.032)20(4015])20(21[-?+=-?++-T T T T 对于节点3中的相关项作局部线性化处理，然后迭代计算； 求解结果： 818.822=T ，635.353=T （迭代精度为10-4） 迭代计算的Matlab 程序如下： x=30; x1=20; while abs(x1-x)>0.0001 a=[1 0 0;5 -10 5;0 -1 1+2*(x-20)^(0.25)]; b=[100;-150; 15+40*(x-20)^(0.25)]; t=a^(-1)*b; x1=x; x=t(3,1);

end tcal=t 习题4-12的Matlab程序 %代数方程形式A i T i=C i T i+1+B i T i-1+D i mdim=10;%计算的节点数 x=linspace(1,3,mdim);%生成A、C、B、T数据的基数； A=cos(x);%TDMA的主对角元素 B=sin(x);%TDMA的下对角线元素 C=cos(x)+exp(x); %TDMA的上对角线元素 T=exp(x).*cos(x); %温度数据 %由A、B、C构成TDMA coematrix=eye(mdim,mdim); for n=1:mdim coematrix(n,n)=A(1,n); if n>=2 coematrix(n,n-1)=-1*B(1,n); end if n

第二章 传热习题答案

【2-1】一食品冷藏室由内层为19 mm 厚的松木，中层为软木层，外层为51 mm 厚的混凝土所组成。内壁面温度为-17.8 ℃,混凝土外壁面温度为29.4 ℃。松木、软木和混凝土的平均热导率分别为, 3, W/(m ·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m 2。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。 解：三层平壁的导热。 1）所需软木的厚度2b 由 ∑=-=3141i i i b T T q λ 得 151 .0019.00433.0762.0051.08.174.29152+++=b 解得： m b 128.02= 2）松木和软木接触面处的温度3T 由 151 .0019 .08.17153+==T q 解得：9.153-=T ℃ 解题要点：多层平壁热传导的应用。 【2-2】为减少热损失，在外径为150 mm 的饱和蒸汽管道外加有保温层。已知保温材料的热导率λ=+ 198 T(式中T 为℃),蒸汽管外壁温度为180 ℃,要求保温层外壁温度不超过50 ℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4 kg/(m ·s)以下,问保温层厚度应为多少(计算时可假定蒸汽在180 ℃下冷凝)。 解：保温层平均热导率为： )./(126.02 501801098.1103.04K m W =+??+=-λ 由于本题已知的是蒸汽管道外壁面温度，即保温层内壁面温度，故为一层导热。

由 )()(21 221r r Ln T T L Q -=λπ 得： )()(21 221r r Ln T T L Q -=πλ （1） 式中：m W L Wr L Q /9.2011 103.20191013 4=???==- 将其及其它已知数据代入式（1）得： )075 .0()50180(126.029.2012r Ln -??=π 解得：m r 125.02= mm m 5005.0075.0125.0==-=∴δ壁厚 解题要点：单层圆筒壁热传导的应用。 【2-8】烤炉内在烤一块面包。已知炉壁温度为175 ℃，面包表面的黑度为,表面温度为100 ℃,表面积为 5 m 2，炉壁表面积远远大于面包表面积。求烤炉向这块面包辐射 传递的热量。 解：两物体构成封闭空间，且21S S <<，由下式计算辐射传热量： W T T S Q 0.65)448373(0645.085.01067.5) (448424111012-=-????=-=-εσ 负号表示炉壁向面包传递热量。 解题要点：辐射传热的应用，两个灰体构成的封闭空间。 【2-10】在逆流换热器中，用初温为20 ℃的水将1.25 kg/s 的液体［比热容为 kJ/(kg ·K)、密度为850 kg/m 3 ］由80 ℃冷却到30 ℃。换热器的列管直径为Φ25 mm ×2.5 mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/（m 2·K ）和1 700W/（m 2·K ）,污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50 ℃，求水的流量和换热器的传热面积。

爱国精神答案

单选题（共30题，每题2分） 1 ．2010年，在国际数学家大会上做45分钟报告的是西安交通大学哪位教授（） ?A． 徐宗本 ?B． 卢秉恒 ?C． 何雅玲 ?D． 陶文栓 我的答案：A 参考答案：A 答案解析：暂无 2 ．（）是第一位讲授机电学的中国教授，也是中国第一台交流发电机与电动机的研制者，被誉为“中国电机之父”。 ?A． 陈学俊 ?B． 彭真 ?C． 彭康 ?D． 钟兆琳 我的答案：D 参考答案：D 答案解析：暂无 3 ．朱城，力学教育家，1956年随校西迁创办了（）专业。 ?A． 力学专业 ?B． 工程学专业 ?C． 工程力学专业 ?D． 动力力学专业 我的答案：C 参考答案：C 答案解析：暂无 4 ．1959年7月31日，国务院发出（），同意教育部关于交通大学上海、西安两个部分分别独立成为上海交通大学和西安交通大学，以及两校分设后若干具体问题的处理意见。 ?A． 《关于在高等学校中确定一批重点学校的决定》 ?B． 《关于交通大学上海、西安两个部分分别独立成为上海交通大学和西安交通大学的批复》

?C． 《关于交通大学上海、西安两个部分分别独立成为两个学校的报告》 ?D． 《关于交通大学迁校及上海、西安有关学校的调整方案的报告》 我的答案：B 参考答案：B 答案解析：暂无 5 ．唐照千，力学家、振动工程学家和力学教育家，交通大学工程力学的创人和奠基人之一，在国际上，首先提出了（）。 ?A． “机械工程手册分析法” ?B． “斜激波后物体壁面振动分析法” ?C． “圆锥壳自由振动的分解方法” ?D． “圆柱自由振动的简化计算方法” 我的答案：C 参考答案：C 答案解析：暂无 6 ．为尽快培养新的骨干力量，彭康主持制订了师资培养规划，并专门成立（）来加强师资建设和管理工作，成为全国高校机构设置中的一个创举。 ?A． 教师科 ?B． 师资科 ?C． 高层办 ?D． 骨干科 我的答案：A 参考答案：A 答案解析：暂无 7 ．屈梁生教授长期致力于机械质量控制与检测诊断领域的基础性、开拓性研究，他的（）一书填补了我国在这方面研究的空白，至今仍是研究生的教材。 ?A． 《机械故障诊断学》 ?B． 《机器故障诊断学》 ?C． 《电器故障诊断学》 ?D． 《检测故障诊断学》 我的答案：A

计算流体力学作业习题

2014级西安理工大学计算流体力学作业 1.写出通用方程，并说明其如何代表各类守恒定律。 由守恒型对流-扩散方程： ()()() div U div T grad S t φφρφρφφ?+=+? 其中φ为通用变量；T φ为广义扩散系数；S φ为广义原项。 若令1;1;0T S φφφ===时，则得到质量守恒方程（mass conservation equation ） ()()()() 0u v w t x y z ρρρρ????+++=???? 若令;i u φ=时，则得动量守恒方程（momentum conservation equation ） 以x 方向为例分析，设;u P u S S x φφ?==- ?，通用方程可化为： ()()()()(2)u uu vu wu P u divU t x y z x x x ρρρρλη???????+++=-++??????? z v u u w F y x y z z x ηηρ???????????? ??+++++?? ? ????????????????? 同理可证明y 、z 方向的动量守恒方程式 若令;;T p T T S S C φφλ φ===时，则得到能量守恒方程(energy conservation equation) ()()() ()h h div Uh div U div gradT S t ρρρλφ?+=-+++? ()()()T p h div Uh div gradT S t C ρλ ρ?+=+? 证毕 2.用控制体积法离散 0)(=+++s dx dT k dx d dx dT u dt dT ，要求对S 线性化，据你的理解，谈谈网格如何划分？交界面传热系数何如何计算？边界条件如何处理？ 根据守恒型对流-扩散方程： ()()()u T S t x x x ρφρ?φ ????' +=+????，对一维模型 进行分析，则有： 0)(=+++s dx dT k dx d dx dT u dt dT

数值传热学第五章作业

5-2 解：根据课本p158式（5—1a ）得一维稳态无源项的对流－扩散方程如下所示： 2 2x x u ??Γ =??φ φρ （取常物性） 边界条件如下： L L x x φφφφ====,; ,00 由（5—2）得方程的精确解为： 1 1)/(00--=--?Pe L x Pe L e e φφφφ Γ=/uL Pe ρ 将L 分成15等份，有：?=P Pe 15 对于中心差分、一阶迎风、混合格式和QUICK 格式分别分析如下： 1） (CD)中心差分 节点离散方程： 2 )5.01()5.01(1 1-?+?++-=i i i P P φφφ 10,2 =i 2） 一阶迎风 节点离散方程： ? -?++++=P P i i i 2)1(1 1φφφ 10,2 =i 3） 混合格式 当1=?P 时，节点离散方程：2 )5.01()5.01(1 1-?+?++-= i i i P P φφφ ，10,2 =i 当10,5=?P 时，节点离散方程： 1-=i i φφ ， 10,2 =i 4） QUICK 格式，节点离散方程： ??? ???--++++++= +-?? -??+?)336(8122121 1111i i i i i i P P P P P φφφφφφ， 2=i ?? ????---++++++= +--? ? -??+?)35(8122121 12111i i i i i i i P P P P P φφφφφφφ， 2≠i

用matlab 编程如下：（本程序在x/L=0-1范围内取16个节点进行离散计算，假设y(1)= 0φ=0,y(16)=L φ=1,程序中Pa 为?P ，x 为题中所提的x/L 。由于本程序假设 y(1)=0φ=0,y(16)=L φ=1，所以 y y y y y y L =--=--=--0 10 )1()16()1(00φφφφ） Pa=input('请输入Pa=') x=0:1/15:1 Pe=15*Pa; y=(exp(Pe*x)-1)/(exp(Pe)-1) plot(x,y,'-*k') %精确解 hold on y(1)=0,y(16)=1; for i=2:15 y(i)=((1+0.5*Pa)*y(i-1)+(1-0.5*Pa)*y(i+1))/2; end plot(x,y(1:16),'-or') %中心差分 hold on for i=2:15 y(i)=((1+Pa)*y(i-1)+y(i+1))/(2+Pa); end plot(x,y(1:16),'-.>g') %一阶迎风 hold on for i=2:15 if Pa==1 y(i)=((1+0.5*Pa)*y(i-1)+(1-0.5*Pa)*y(i+1))/2; else y(i)=y(i-1) end end plot(x,y(1:16),'-+y') %混合格式 hold on for i=2:15 if i==2 y(i)=y(i+1)/(2+Pa)+(1+Pa)*y(i-1)/(2+Pa)+(Pa/(2+Pa))*(6*y(i)-3*y(i-1)-3*y(i+1))/8 else y(i)=y(i+1)/(2+Pa)+(1+Pa)*y(i-1)/(2+Pa)+(Pa/(2+Pa))*(5*y(i)-y(i-1)-y(i-2)-3*y(i+1))/8 end end plot(x, y(1:16),'-

干燥和传热部分习题

干燥和传热部分习题 1. 饱和空气在恒压下冷却，温度由ｔ1降至ｔ2，此时其相对湿度，湿球温度，.露点。 2. 若维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度，露点，相对湿度。(变大,变小,不变,不确定) 干燥操作中，干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后湿度，温度。当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于温度。 已知在ｔ＝50℃、P＝1atm时，空气中水蒸汽分压Pv ＝55.3mmHg，则该空气的湿含量H ＝；相对湿度Φ＝；（50℃时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg） 当空气的温度t 、湿度H 一定时，某物料的平衡含水量为X*，若空气的湿度H 下降，则平衡含水量。 恒定干燥条件下，恒速干燥阶段属于控制阶段，降速干燥阶段属于控制阶段。 物料中结和水分的多少与性质有关。 物料中平衡水分的多少与性质和性质有关。 恒速干燥阶段除去的水分为，降速干燥阶段除去的水分为和，整个干燥过程除去的水分是。 常压下，湿度H 一定的湿空气，当气体温度t 升高时，其露点t d将，而当总压P增大时，t d将。 空气的饱和湿度Hs是湿空气的如下参数的函数：( ) 。 A. 总压及干球温度； B. 总压及湿球温度； C. 总压及露点； D. 湿球温度及焓。 12. 已知湿空气的下列哪两个参数，利用t-H图或H-I图，可以查得其他未知参数( )。 A. (t w ,t) B. (t d ,H) C. (p ,H) D. (I ,t w) 13. 空气温度为ｔd，湿度为H d，相对湿度为Φ的湿空气， 经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为ｔ1，湿度为H1， 相对湿度为Φ1，则( ) A. H1＞H d B. φd＞φ1 C. H1＜H d D. φd＜φ1 14. 对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度：( )。 A. 愈高 B. 愈低 C. 不变 D. 不一定，尚与其它因素有关。 15. 湿空气通过换热器预热时，该过程的经历为（） A. 等焓过程 B. 等相对湿度过程 C. 等容过程 D. 等湿度过程 计算题 1、湿空气总压力101.33Pa，干球温度为40℃，露点为25℃, 试求:(1) 水气分压；(2)湿度；(3)相对湿度；(4)焓。(P=3.17kPa；H=0.02kg/kg绝干气；φ=0.43；I=92KJ/kg绝干气) 2、湿空气总压为50kPa，干球温度为60℃，相对湿度为40%，试求:(1)水气分压；(2)湿度； (3)湿比容。(P=7.97kPa; H=0.118kg/kg绝干气; V H=2.27m3/kg绝干气) 3、去湿设备中将空气中的部分蒸汽除去，操作压力为101.33kPa。空气进口温度为20℃，

传热学题库

传热学题库： 一、判断题 １、抽出保温瓶胆玻璃夹层中的空气，一则可以减少热对流；二则可以防止热辐 射。 ２、通常认为 Bi<0.1 时，物体内部的温度趋于均匀一致，亦即不存在温度梯度。 ３、当流体外绕管束作对流换热时，通常总认为管束的顺排和叉排比较，叉排比 顺排换热效果较好些。 ４、热辐射的动力是温度，因此任何物体的温度只要大于0℃都在不断地向外辐 射能量。 ５、当圆管直径 d>dcr （临界热绝缘直径）时，在管子外面包托一层绝热材料 才能起隔热保温作用。 １、只要是黑体，看起来都是黑的。 ２、对一个圆筒状物体而言，只要外面包以保温材料，就一定能起到 隔热保温作用。 ３、物理量相似，则对应的几何量相似。 ４、一般来说，膜状凝结换热比珠状凝结换热强。 ５、判别集总参数法的唯一判据为V Bi = M 1.0)A /V (h <λ ，式中：对于无限大平板M = 1；对于无限长圆柱M = 1／2；对于球M = 1／3。 二、选择题 １、大多数金属都是良好的热导体,这是因为 ａ、由于分子振动的能量传递； ｂ、许多自由电子的存在； ｃ、特殊的微生物存在晶体结构中；ｄ、中子从热端向冷端的迁移。 ２、识别对流换热是根据下面的哪几条？ ａ、价电子的移动； ｂ、能量传递是流体整体运动的结果； ｃ、紧靠固体表面的少量流体分子层的纯导热作用；ｄ、流体----固体界面出现 轻微的扰动。 ３、气体辐射具有什么样的特点？ ａ、容积辐射；ｂ、表面辐射；ｃ、与固体辐射相同；ｄ、都不是。 １、当速度边界层的厚度δ大于热边界层厚度δt 时，则普朗特数 ａ、Pr>1； ｂ、Pr ＝1； ｃ、Pr<1； ｄ、两者无关。 ２、为了强化传热，一般说来我们采用何种措施？ ａ、尽量减小在传热过程中热阻大的环节热阻；ｂ、尽量减小在传热过程中热阻 小的环节热阻；ｃ、尽量减小在传热过程中各个热阻的大小； ｄ、采用加肋片 的办法。 ３、气体辐射和固体辐射所不同的其中之一表现在对投射辐射的反应时： ａ、α＋τ＝１； ｂ、τ＋ρ＝１； ｃ、ρ＋α＝１； ｄ、α＋τ＋ρ＝１ 1．对于过热器中：高温烟气→金属外壁→金属内壁→过热蒸汽的传热过程次序 为

公需课《弘扬爱国奋斗精神,建功立业新时代》试题之五答案

《弘扬爱国奋斗精神，建功立业新时代》试题与答案 单选题（共30题，每题2分） 1 ．陈学俊教授出生在大变革时代，使得他的命运和祖国的命运紧紧联系在一起，他提出了（）的呐喊。 A．工程救国B．工学救国C．力学救国D．热能救国 参考答案：A 2 ．屈梁生教授是国内机械检测与（）学科的开创者和奠基人之一。 A．检测诊断B．故障诊断C．错误诊断D．线路诊断 参考答案：B 3 ．2015年8月21日，中共中央政治局常委、国务院总理李克强主持题为“先进制造与3D 打印”的国务院专题讲座，西安交通大学哪位教授受邀主讲（） A．徐宗本B．卢秉恒C．陶文栓D．何雅玲 参考答案：B 4 ．机械学科是交大的传统优势学科，它创建于（）年。 A．1913年B．1912年C．1911年D．1914年 参考答案：A 5 ．唐照千，力学家、振动工程学家和力学教育家，交通大学工程力学的创人和奠基人之一，在国际上，首先提出了（）。 A．“机械工程手册分析法” B．“斜激波后物体壁面振动分析法” C．“圆锥壳自由振动的分解方法” D．“圆柱自由振动的简化计算方法” 参考答案：C 6 ．2003年初，学校决定由档案馆承建一所永久性的纪念馆——（），以此表彰为西安交通大学建设和发展做出无私奉献的西迁教职工，弘扬“西迁精神”，激励交大人发奋进取的斗志。 A．“交通大学西迁历史纪念馆” B．“西迁博物馆” C．“西迁实物展馆” D．“西迁人物纪念馆” 参考答案：A 7 ．江泽民学长先后（）次专程回母校看望师生，称赞校园苍松翠柏，环境优美，是学习的好地方，应该出科学，出智慧，出新的科学家。 A．2次B．3次C．4次D．5次 参考答案：C 8 ．交通大学西迁以后以身殉职的第一人是（）。 A．彭康B．朱城C．钟兆琳D．陈学俊 参考答案：B 9 ．陈学俊教授1980年当选为中国科学院院士（学部委员），1996年当选为( )院士。A．中国工程院院士B．美国科学院院士C．美国工程院院士D．第三世界科学院院士 参考答案：D 10 ．朱楚珠通过对女童死亡率的研究，建立了世界上第一个，也是唯一一个“改善女孩生存环境试验区”，直接推动了国家关爱女孩行动，其地点在（）。 A．陕西洛川B．陕西商南C．安徽巢湖D．安徽蚌埠 参考答案：C 11 ．1983年，陶文栓教授根据在美国进修时的体会，把（）实验室建成了西安交通大学第一个对研究生全天候开放的实验室。 A．热工实验室B．热力实验室C．电力实验室D．电器实验室

数值传热学chapter_1

主讲陶文铨 西安交通大学能源与动力工程学院热流中心CFD-NHT-EHT CENTER 2009年9月7日,西安 数值传热学 第一章绪论

课程简介 1. 教材－《数值传热学》第二版，2001 2. 学时－45学时理论教学；10学时程序教学 3. 考核－平时作业/计算机大作业： 考试－40/60；考查－60/40 4. 方法－开放，参与，应用 5. 助手－郭东之，周文静，李兆辉

有关的主要国外期刊 1.Numerical Heat Transfer, Part A-Applications; Part B- Fundamentals 2.International Journal of Numerical Methods in Fluids. https://www.wendangku.net/doc/fc9122943.html,puter & Fluids 4.Journal of Computational Physics 5.International Journal of Numerical Methods in Engineering 6.International Journal of Numerical Methods in Heat and Fluid Flow https://www.wendangku.net/doc/fc9122943.html,puter Methods of Applied Mechanics and Engineering 8.Engineering Computations 9.Progress in Computational Fluid Dynamics 10. Computer Modeling in Engineering & Sciences (CMES) 11.ASME Journal of Heat Transfer 12.International Journal of Heat and Mass Transfer 13.ASME Journal of Fluids Engineering 14.International Journal of Heat and Fluid Flow 15.AIAA Journal

传热学_杨茉_部分习题与解答

第一章: 1-1 对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面 间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？ 解：（a ）中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。 （b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流和热辐射。 所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用（ a ）布置。 1-2 一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为20m 2 ，平均导热系数为 1.04w/m 〃k ，内外壁温分别是520 ℃及50 ℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是 2.09 ×10 4 kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 每天用煤 1-3 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w = 69 ℃，空气温度t f = 20 ℃，管子外径d= 14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式

1-4宇宙空间可近似的看作0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7 ，试计算航天器单位表面上的换热量？ 解：航天器单位表面上的换热量 1-5附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面 2 是厚δ= 0.1m 的平板的一侧面，其另一侧表面 3 被高温流体加热，平板的平均导热系数λ=17.5w/m ? K ，试问在稳态工况下表面3 的t w3 温度为多少？ 解： 表面1 到表面2 的辐射换热量= 表面2 到表面3 的导热量 第二章:

西安交通大学西安交通大学《 《《《数值传热学数值传热学

西安交通大学西安交通大学《《数值传热学数值传热学》》课程大作业 20140114 一. 题目 （1） 百叶窗翅片的二维模型如图1 所示。在流动与换热已经进入周期性充分发展的阶段，可以取 出一个翅片单元进行传热与流动阻力的分析计算。在稳态，层流，常物性，翅片温度恒定的条件下，对于表1给定的几何尺寸，进行Re ＝10－500 范围内的数值模拟，揭示每个计算单元的平均Nu 数与阻力系数f 与Re 的关系； Nu ，f 以及Re 定为：1 12()Re ;;0.5p m m m dp dx L u L h L f Nu u νρλ==?= 其中m u 为来流平均速度；m h 为每块条片的平均换热系数。 表1 几何参数 L1/mm Tp/mm Lp/mm Delta/mm /θ 30 18.6 30 1.5 25 图1 百叶窗翅片二维模型 图2 阶梯型逼近 二. 建议建议与要求与要求 1. 为便于处理流固耦合问题，计算可对图1中打阴影线的区域进行； 2. 可采用图2 所示的阶梯型网格处理倾斜的翅片； 3. 按照《西安交通大学学报》的论文格式撰写本报告； 4. 2014年4月30号前交课程论文到东三楼204房间。 三. 参考文献 [1] 陶文铨编著，数值传热学（第二版），2001， 西安交通大学出版社，节11.2 [2] Wang L B, Tao, W Q. Numerical analysis on heat transfer and fluid flow for arrays of non-uniform plate length aligned at angles to the flow direction. Int J Numerical Methods for Heat and Fluid Flow , 1997, 7(5,6):496 [3] Gong L. Li Z Y, He Y L, Tao W Q. Discussion on numerical treatment of periodic boundary condition for temperature. Numerical Heat Transfer, Part B , 2007, 52(5):429-448

数值传热学陶文铨第三章

3-7证明对流项的背风差分总使扰动逆流而传递。 证明：Taylor 展开法中逆风差分的构造法： 1,i i i x x φφφ+-?=?? u>0 1,i i i x x φφφ--?=?? u<0 下面以u>0的情形来分析.对于节点i+1,在n 时层产生在节点i 的扰动对i+1的影响由下式确定: 11112n n n n i i i i u t x φφφφ+++++--=-?? (1n i φ+=0,2n i φ+=0) 由此得 11n i φ++=0 而i-1处则有 1111n n n n i i i i u t x φφφφ+-----=-?? （1n i φ-=0） 得 11n i u t x φε+-???= ???? 因此可知对流项的背风差分总使扰动逆流而传递。 3-10一阶导数的而二阶差分格式称为二阶迎风格式（在来流方向区节点构成差分格式）。试分析其迁移性。 解：经查表2-1可知在来流方向区节点的一阶导数二阶迎风格式为：

n n n i i-1i-2i n 34=x 2x φφφφ -+???， u>0 下面以u>0的情形来分析.对于节点i+1,在n 时层产生在节点i 的扰动对i+1的影响由下式确定: n+1n n n n i+1i+1 i+1i i-1n+1i+134=-u t 2x 2u t =x φφφφφφε--+????? ???? （n i+1φ=0，n i-1φ=0） 得 n+1i+12u t =x φε??? ???? 而i-1处则有 n n n n+1n i-1i-2i-3i-1i-134=-u t 2x φφφφφ-+-?? （n i-1φ=0，n i-2φ=0，n i-3φ=0） 因此得 n+1i-1φ=0 因此可知一阶导数的二阶迎风格式（在来流方向区节点构成差分格式）具有迁移性。扰动只向后传动！！！

数值传热学报告

数 值 传 热 学 近代发展及数值方法 建环：屈锐 2011年10月5日

数值传热学的发展史及数值方法 一、计算传热学的发展史 首先，计算传热学（Numerical Heat Transfer）与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics)之间的关系密切，可以认为，他们的主要研究内容是一致的，因此，计算传热学的发展史很大程度上也就是计算流体动力学的发展史，但他们之间还有不少区别，流体动力学的一个主要研究内容是讨论无粘流动及跨、超音速流动数值计算中的一些特殊问题。应用计算机和数值方法求解流动及传热问题在全世界范围内逐渐形成规模而且得出有益的结果，大致始于60年代，故从60年代起，可以把数值传热学的发展过程分为3个阶段： 1、萌芽初创阶段 主要有以下重大事件： （1）交错网格的提出。初期的数值传热学出现的两大困难之一是，网格设置不当时会得出具有不合理的压力场的解。1965年美国科学家首先提出了交错网格的思想，有效解决了这一难题，促使了求解NS 方程的原始变量法的发展。 （2）对流项差分迎风格式的再次确认。初期发展遇到的另一难题是

对流项采用中心差分时，对流速较高的情况的计算会得出振荡的解，1966年，科学家撰稿介绍了迎风格式在求解可压缩流体及非稳态层流流动中的作用，使流动与对流换热问题的求解建立在一个健壮的数值方法上发展。 （3）世界上第一本介绍流体及计算传热学的杂志于1966年创刊。（4）求解抛物型流动的P-S方法出现。由于受到计算机资源的限制，边界层类型问题的数值计算得到更多的关注，如何把有限个节点数目都充分利用起来成为了一个重要的问题。 （5）1969年Spalding在英国帝国理工学院创建了CHAM，旨在把他们研究组的成果推广应用到工业界。 （6）1972年SIMPLE算法问世。所谓分离式的求解方法应运而生，这个算法的基本思路是，在流场迭代求解的任何一个层次上，速度场都必须满足质量守恒方程，这一思想被以后的大量数值计算实例证明，是保证流场迭代计算收敛的一个十分重要的原则。 1974年美国学者提出了采用微分方程来生成适体坐标的方法。由于有限元法对不规则区域有很强的适应性，有限差分法与有限容积法则对复杂区域的适应能力很差，但对于流动问题的数值处理则要比有限元法容易得多。TTM方法的提出，为有限差分法与有限容积法处理不规则边界问题提出了一条崭新的道路。 2、开始走向工业应用阶段

热物理过程的数值模拟-计算传热学1

热物理过程的数值模拟Numerical Simulation of Thermophysics Process 讲稿 主讲：李隆键

第一章概论 1．1流动与传热过程的予测方法及特点 流动、传热、燃烧问题是热工类各专业和机械类动力机械专业所研究和解决的主要问题之一，燃烧问题实际上是有化学反应的流动与传热问题，推而广之，在所有热物理过程中，几乎都涉及到流动、传热问题。 预测的重要性： ①在规定设计参数的相应的结构下，热物理过程是否满足要求，达到预定的指 标？要预测； ②优化设计，不同方案的比较，要预测； ③减少设计、生产、再设计和再生产的费用； ④减少设计更改； ⑤减少试验和测量次数。 问题的核心：速度场、温度场（传热量）、浓度场等。 一、热物理问题的予测方法：理论分析法、实验测定、数值模拟 1、理论分析 以数学分析为基础，求解描述热物理过程的定解问题，获得函数形式的解，表示求解区域内物理量连续分布的场（速度场、温度场、浓度场……）。 控制方程+单值条件（数学模型）→理论解（分析解，解析解） 根据解的准确程度，又可再分为： （1）精确分析解（严格解） 特点：函数形式的解；它在求解区域精确地满足定解问题。 具体解法：直接积分法、分离变量法、积分变换法、热源法、映射法。 （2）近似分析解法 特点：函数形式的解，在求解区域上近似地满足定解问题（但在总量上满足相应的守恒原理，动量守恒、动量守恒、能量守恒、质量守恒）。 具体解法：积分法（从积分方程出发） 变分近似解法 摄动法（从微分方程出发） 2、实验测定 （1）纯实验法 （2）相似理论实验法：同类相似，减少变量数目→减少工作量，得到规律性结

关于数值传热学的调研报告..

数值传热学（Numerical Heat Transfer,NHT）又称计算传热学(Computational Heat Transfer,CHT)，是指对描写流动与传热问题的控制方程采用数值方法，通过计算机求解的一门传热学与数值方法相结合的交叉学科。数值传热学的基本思想是把原来在空间与时间坐标中连续的物理量的场（如速度场，温度场，浓度场等），用一系列有限个离散点(称为节点)上的值的集合来代替，通过一定的原则建立起这些离散点变量值之间关系的代数方程（称为离散方程，discretization equation）,求解所建立起来的代数方程已获得求解变量的近似值。 一、数值传热学的研究作用与地位 数值传热学在最近20年中得到飞速的发展，除了计算机硬件工业的发展给它提供了坚实的物质基础外，还主要因为无论分析的方法或实验的方法都有较大的限制，例如由于问题的复杂性，既无法做分析解，也因费用的昂贵而无力进行实验测定，而数值计算的方法正具有成本较低和能模拟复杂或较理想的过程等优点。经过一定考核的数值计算软件可以拓宽实验研究的范围，减少成本昂贵的实验工作量。在给定的参数下用计算机对现象进行一次数值模拟相当于进行一次数值实验，历史上也曾有过首先由数值模拟发现新现象而后由实验予以证实的例子。在这里要指出对数值模拟结果准确度应持正确认识。计算机本身不能创造信息，发现规律，它只是把人们送入的信息按照计算者所选定的规律进行处理，加工而已。但一旦建立了实际问题合理的数学模型，数值模拟又能发挥很大的作用。由于它本身的一些固定优点，它以发展成为工业界进行CAD/CAM及过程控制的重要手段,在多种工程领域中得到广泛应用。例如：叶轮机器粘性三元流体的计算，电站锅炉炉堂内流场与温度场的模拟；大型初见凝固过程中温度场的预测；