機械工程 103 年流體力學與流體機械考古題

有一潤滑油（密度933 kg/m3，動黏度為0.0003 m2/s）在二個平行平滑（smooth） 平板內流動。兩平板之間距為2 cm，如下圖所示。若已知流體之平均速度為2 m/s。 試求： ㈠ 此二個平行平板所對應之水力直徑（hydraulic diameter）為何(cm)？（4 分） ㈡ 此潤滑油流動狀態為層流（laminar flow）或紊流（turbulent flow）？（4 分） ㈢ 此潤滑油在兩平板之中心速度（center velocity）為何(m/s)？（4 分） ㈣ 此潤滑油流動每1 m 長度時，因與兩平板摩擦所產生之壓降為何(Pa)？（13 分） h=2 cm

一個上蓋已打開之空鐵罐頭，直徑D= 15 cm, 長度L= 30 cm，重量為4 N ，由薄的 鐵板製造而成，鐵板密度為7850 kg/m3。若將此空罐倒置在一個大水槽內，使其達 到靜平衡狀態，如下圖所示。大氣壓力為100 kPa，溫度為20℃，水溫亦為20 ℃。 假設空罐中空氣被水之壓縮過程為等溫壓縮，且空氣為理想氣體，試求： ㈠ 此空罐所受之浮力為何？試導出浮力與空罐直徑D，水浸入罐中高度H1，空罐浮 出水面之高度H2 及空罐長度L 之關係式。（6 分） ㈡ 空罐內空氣之絕對壓力P 為何(kPa)？（9 分） ㈢ 空罐浮出水面之高度H2 為何(cm)？（10 分） 註：20℃，空氣之密度=1.2 kg/m3，水之密度=998 kg/m3，重力加速度g=9.81 m/s2 水 H2 空氣 T=20⁰C pa=100kPa T=20⁰C H1 D L 水 水 空氣 L H1 H2 103年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

一個空氣噴嘴（air nozzle），內直徑D1=5 cm，噴出之空氣以絕對速度V1= 60 m/s， 角度β1=30°，進入一系列之移動葉片（moving blades）中，如下圖所示，葉片移動 速率（moving speed）為u。空氣離開葉片之絕對速度V2= 40 m/s，角度β2=60°。假 設空氣為不可壓縮流體，其密度為1.2 kg/m3。 ㈠ 試繪製空氣進入葉片及離開葉片之速度三角形。（5 分） ㈡ 試求移動葉片之速率u 為何(m/s)？（10 分） ㈢ 試求作用於葉片之功率為何(kW)？（10 分） u 葉片 V1 V2 α1 α2 β2 β1 D1

一個離心式水泵，若其泵效率（pump efficiency）η對體積流率（volume flow rate）Q 之曲線可近似寫成η= a Q - b Q3，其中a 及b 均為常數。 ㈠ 試繪出泵效率η對體積流率Q 變化之示意圖（以η為縱座標，Q 為橫座標，範圍 為Q=0 至最大流率Qmax）。（5 分） ㈡ 若此泵之最大效率η max = 90%，其對應之體積流率Q（η=η max）與Qmax 之比值 （Q/ Qmax）為何？（10 分） ㈢ 當泵體積流率為Q=0.5 Qmax 時，其對應之泵效率η為何？（10 分）