计算题

平板壁面上层流边界层和湍流边界层的局部对流传热系数h_x的计算式分别为试导出由平板前缘至湍流边界层中x=L这段平板壁面的平均对流传热系数h_m的表达式。

问答题某油类液体以1m s的均匀流速沿一热平板壁面流过。油类液体的均匀温度为293K，平板壁面维持353K。设临界雷诺数Rexc=5×105。已知在边界层的膜温度下，液体密度ρ=750kg m3、黏度µ=3×10-3N·s m2、热导率k=0.15W （m·K）、比热容CP=200J （kg·K）。（1）临界点处的局部对流传热系数hx及壁面处的温度梯度；（2）由平板前缘至临界点这段平板壁面的对流传热通量。

问答题如本题附图所示，有一冷凝液膜沿壁面温度为Ts的无限宽垂直固壁下流，从而被冷却，设液膜主体温度为T0，假定只有离壁面很近的液体其温度才有明显变化，过程为稳态，流动为层流，有关的物性为常数。 （1）试证明并写出umax的表达式； （2）试根据题意对uz的表达式进行适当的化简； （3）结合上述结果化简能量方程并写出相应的定解条件； （4）令试求解上述方程并求出T*的表达式。

问答题常压和303K的空气以20m s的均匀流速流过一宽度为1m、长度为2m的平板表面，板面温度维持373K，试计算整个板面与空气之间的热交换速率。设Rexc=5×105。

问答题常压和394K的空气由光滑平板壁面流过。壁面温度ts=373K，空气流速u0=15m s，临界雷诺数Rexc=5×105。试由近似解求临界长度xc、该处的速度边界层厚度δ和温度边界层厚度δt、局部对流传热系数hx、层流段的平均对流传热系数hm。

问答题常压和30℃的空气以10m s的均匀流速流过一薄平板表面。试用精确解求距平板前缘10cm处的边界层厚度及ux u0=0.516处的ux、uy、ux uy、壁面局部曳力系数CDx、平均曳力系数CD的值。设临界雷诺数Rexc=5×105。