115年 - 115 普通考試_水利工程：流體力學概要#141885

科目：流體力學 | 年份：115年 | 選擇題數：0 | 申論題數：8

試卷資訊

所屬科目：流體力學

選擇題 (0)

申論題 (8)

(一)能夠在管內形成層流（laminar flow）之雷諾數（Reynolds number）的最大值？並說明與雷諾數相關之物理量；
(二)管內要能夠形成層流，所需要圓管的最小直徑？
提示：93°C 的空氣的黏滯係數 \(\mu=2.15\times 10^{-5}\) Ns/m2，並為理想氣體，空氣的理想氣體常數為 286.9 J/Kg/K 。
二、水通過一個管末為噴嘴 (nozzle) 形式的管流系統，如圖一所示。計算需要施於此系統的水平與垂直方向作用力大小與方向，才可以平衡水流通過管內與噴出噴嘴時產生的動量。(20 分)
圖中 \(A_1=1.5 \text{ m}^2\), \(A_2=0.3 \text{ m}^2\), \(V_1=30 \text{ m/s}\), \(p_2=p_{\text{atm}}\), \(p_1=p_{\text{atm}}+30 \text{ kPa}\)。忽略水與管線的重量；\(p_{\text{atm}}\) 表示大氣壓力。

三、魚雷在海水中所受的拖曳力特徵需要在水道中先進行模擬試驗，今使用 1：6 的模型實驗測試，水道使用 20℃淡水，其運動黏滯係數（Kinematic viscosity）為 1.004×10-6 m2/s，而魚雷實際會使用於 15.6℃的海水，其運動黏滯係數為 1.17×10-6 m2/s，如要正確的模擬魚雷在海水中行進速率為 40 m/s，則其在水道中需要的行進速率為何？（20 分）

四、一條寬 4 m 的方形渠道，流量及正常水深分別為 6 m3/s 與 0.4 m，該渠道下游坐落一個水壩，其壩體高度為 0.25 m，解釋說明該流量在壩體前是否會發生水躍（hydraulic jump）現象。（20 分）

(一)圓管中的水噴射的高度 h。（5 分）

(二)圓管內水流速度。（5 分）

(三)水平方向圓管內的水壓。 （10 分）