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流體力學
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97年 - 97 高等考試_三級_環境工程:流體力學#34494
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題組內容
四、有一等腰梯形斷面渠道,渠頂寬為 1 公尺,渠底寬為 5 公尺,高為 3 公尺,曼寧粗 糙因子(Roughness Factor)n=0.015,渠道底部縱剖面之坡度 S=0.0015,〔題中 未列之部分參數請自行假設〕,試求:
⑴ 最大流速 V
max
時之水深(公尺)?(10 分)
其他申論題
⑵ 若 T 上 A、B 及 C 三點距離自由水表面之距離分別為 45、45 及 36 公尺,試計 算 T 上三角形 ABC 正、反兩面受水之作用力 F3 與 F4 之大小(牛頓)及方向。 (10 分)
#88469
⑴ 產生水躍段之上游斷面為 A 斷面,下游斷面為 B 斷面;請以產生水躍段為控制 體積,並以質量守恆及動量守恆之觀念,一步一步推導公式,並計算 B 斷面之 水深(公尺)及平均流速(公尺/秒)。(10 分)
#88470
⑵ 請以產生水躍段為控制體積,並以質量守恆、動量守恆及能量守恆之觀念,一步 一步推導公式,並計算水躍段水流由 A 斷面流至 B 斷面之水頭損失(公尺)。 (10 分)
#88471
三、有一水槽為矩形體,長 35 公尺、寬 25 公尺、高為 8 公尺,中間以水泥牆隔開成為 體積相等之左右兩槽(簡稱 ER 及 EL 兩槽),水泥牆之厚度可忽略不計;中間水 泥牆以一內徑 10 公分之水平管(簡稱 P 管)聯結 ER 及 EL 兩槽,P 管之中心位於 池底上方 0.5 公尺處且設有一閥門控制水流;若水之比重為 1.0,水流流經 P 管之斷 面聚縮係數為 0.9,流速係數為 0.8;若 ER 槽於 7 月 10 日早上 8:00 開始不再進水, 水流只流向 EL 槽,且當時 ER 槽水深為 7 公尺;而 7 月 10 日早上 8:00,EL 槽之 水深為 1 公尺,不出水,且只接受 ER 槽由 P 管流過來之水流,請問幾點幾分,ER 槽及 EL 槽兩邊水位相等?〔題中未列之部分參數請自行假設〕(20 分)
#88472
⑵ 最大流量 Qmax時之水深(公尺)?(10 分)
#88474
⑴ 試繪簡圖說明,並推導圓形管流中之流速分布方程式。(10 分)
#88475
⑵ 試求流量方程式。(10 分)
#88476
【已刪除】一、下圖所示,一密度為ρ1之60°角柱體長度為 L 浸入密度為ρ2之液體,請推導 ρ1 / ρ2 之比值於何範圍內,該角柱體均能處於穩定平衡狀態(Stable Equilibrium)。(25 分)
#88477
【已刪除】二、下圖所示,密度為ρ 之流體以速度U∞流經長度為 L、寬度為 B 之平板,於平板前 緣形成層流(Laminar Flow)邊界層,經 XC 長度後,該層流邊界層轉變為紊流 (Turbulent Flow)邊界層。 若層流邊界層與紊流邊界層之摩擦係數 CF分別為 ; CF式中之雷諾數 ReLENGTH定義成: LENGTH 及µ分別為邊界層於平板之長度及流體之黏度。 若此流場邊界層自層流轉變為紊流之臨界雷諾數 為 400,000,請計算當 ReL=1,000,000 時之摩擦係數 CF值。(25 分)
#88478
【已刪除】三、下圖所示,半徑為 a 之圓柱置於流速為 U 之 Uniform flow。流場壓力(Static Pressure) 為 Pf、圓柱表面之壓力(Static Pressure)為 P;流體密度為ρ 之理想流體。若流場分 離現象(Flow Separation)出現於圓柱表面θ = ±120°位置,此圓柱後方之流場分離區 域內的壓力係數 Cp 均維持於-1;Cp 之定義為 ;請計算作用於此圓柱之 拖曳力(Drag Force)。(25 分)
#88479