水利工程 98 年流體力學考古題

試解釋下列名詞：（每小題5 分，共20 分） 水錘（Water hammer） 穩定流（Steady flow） 等速流（Uniform flow） 理想流體（Ideal flow）

如圖一所示之水庫，銜接邊長2 公尺之正方形斷面隧道，銜接處為傾斜45°之水門， 水門重3000 牛頓，A 為鉸點（hinge），請計算： 作用在水門上的水總壓力。（15 分） 阻止水門開啟所需之水平力F。（10 分） 水之質量密度為1000 kg/m3，水之單位重量為9810 N/m3。 1.5 公尺 2 公尺 45° 大氣 A 大氣 F 3000 牛頓 圖一

下圖為一個兩臂灑水裝置，水從中央之垂直管以每秒60 公升的流量流入，再從兩 端噴嘴噴出，噴嘴直徑為2 cm，噴嘴與所畫之圓切線呈θ 之夾角，灑水裝置臂長 0.45 m。試問在不考慮任何摩擦之影響下，在 ° = 0 θ （請接背面） θ r = 0.45 m θ ； ° = 30 θ ； ° = 60 θ 夾角 下的角速度為何？（20 分）

如圖二所示，以抽水機自池塘抽水，汲水管及輸水管之直徑均為10 公分，合計全 長50 公尺，出口之直徑為5 公分。抽水流量為0.05 立方公尺/秒，水管之摩擦係數 f 可取為0.015，抽水機之機械效率為0.85，其他次要損失不計。請計算： 管內及出口之速度頭，以及全部之摩擦損頭。動能修正係數取為1.0。（15 分） 抽水機之馬力數，但1 馬力等於745.7 牛頓-公尺/秒。（10 分） Hm＝ep•P/γQ，hf＝d f l • g 2 V2 。 2公尺 2公尺 V2 V1 V1 汲水管 輸水管 抽 水 機 圖二 98 年公務人員、關務人員升官等考試試題 類 科： 水利工程 全一張 （背面）

有一個1：200 之溢洪道模型，在模型中之流量為0.25 s m / 3 ，試問： 在原型中之流量為何？（10 分） 在原型中，水流經過溢洪道之時間為2 min。則在模型中，水流經過溢洪道之時 間應多久？（10 分）

如圖三所示之下射式水門（sluice gate）設置於矩形斷面之渠道，渠寬2 公尺，水平 渠床。水門上游水深3 公尺，水門開度0.5 公尺，脈縮係數為0.61，請計算： 渠道中的流量。（15 分） 水門之受力。（10 分） 3公尺 ccb b = 0.5公尺 圖三

求下圖中可打開水門之力R，假設水門寬2 m，水門重19600 N，A 點為水門絞鏈， 水之比重量（Specific weight）為9806 N/ 。（20 分） 3 m 水門 B R W A C 8m 6m 3m 98年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號： 類 科： 水利工程、環境工程、機械工程 33160 33260 33660 全一張 （背面）

矩形斷面渠道，寬度50 公尺，坡度1/500，曼寧糙率係數0.02，流量為400 立方公尺/秒。 請計算正常水深。（15 分） 請問渠道內之流況為超臨界流（supercritical flow）還是亞臨界流（subcritical flow）？ 何故？（10 分）

有一穩態二維不可壓縮之黏滯性流體，存在於兩無窮大之靜止平版中間，如下圖所 示，試證明其速度分布如下： 2 3 ) y ( u = U ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡− 2) h y ( 1 h h u y x 其中：U 為流體平均速度。（20 分）