機械工程 104 年流體力學考古題

如下圖所示，混凝土水壩（比重S = 2.4）底部之上揚水壓力呈線性分佈，γ 為水之單 位重，若水壩上游側水深H = 45 m，試評估水壩是否會傾倒？請以水壩單位長度分 析之。（20 分）

如下圖，上板以等速度 tu 向左移動，下板靜止，兩板間之速度剖面如圖所示，並表 示為： H y u y Hy ds dp u t + − − = ) ( 2 1 2 μ 式中dp/ds 為壓力梯度，μ 為流體黏滯度。 ㈠於 H y = 及 0 = y 處之剪應力何者較大？（10 分） ㈡試求剪應力為零之位置。（5 分） ㈢若欲使剪應力為零之位置在 0 = y ，則 = tu ？（5 分） H y s u ut 104年特種考試地方政府公務人員考試試題 等 別： 三等考試 類 科： 水利工程、環境工程、機械工程 科 目： 流體力學

水流上游速度 m/s 6.3 = U ，流經一直徑1.8 m 之圓柱橋墩，水流在橋墩前半部之流 況可視為理想流，圓柱表面上之速度 θ sin 2U v − = （符號定義如下右圖），但後半部 則因黏性流而發生分離現象（flow separation），假設作用於後半部之平均壓力為一常 數且等於A 點壓力之1/2 倍，試計算水流作用於橋墩之力量（含大小及方向）。（20 分）

流體於吊橋鋼索之週期性作用力FD 與流體之速度V 、密度ρ 、動力黏滯度μ 及鋼索 之直徑 c d 、長度 c L 、密度 c ρ 、吊橋振動頻率ω 有關，試以ρ 、V 、 c d 為重複變數 （repeating variables），求取適當之無因次參數群。（20 分）

如圖為由混凝土管構成的管路系統，入水流量為0.7 m3/s，圖中L 為長度、D 為管徑。 假設所有管之摩擦因子皆為f = 0.030，試求由A 到B 之水頭損失及各分支管之流量。 （20 分） A 1.8 m a θ U = 3.6 m/s L = 600 m D = 600 mm L = 900 m D = 750 mm L = 900 m D = 350 mm L = 600 m D = 300 mm L = 900 m D = 400 mm A B