機械工程 95 年流體力學與流體機械考古題

有一U 形管差壓計（U-tube manometer），內裝有工作流體，以此差壓計配合皮托管 （Pitot tube）來量取風洞裡的風速。若差壓計左右兩柱內工作流體的垂直高度差為 2 cm，則風速應為多少m/s？（假設差壓計所填充之工作流體的密度是1000 kg/m3， 風洞中流動空氣的密度是1.23 kg/m3）（25 分）

有一艘潛艇，以2.572 m/s 的速度於水面下某一深度潛航（此處海水的kinematic viscosity 為1.3×10-6 m2/s，密度是1010 kg/m3）。今欲以一1：20 縮小尺寸之潛艇模 型於水洞中進行拖曳力（drag）測試以決定真實潛艇所受的拖曳力。若水洞中水的 kinematic viscosity 為0.556×10-6 m2/s，密度是988 kg/m3，則在上述情況下，模型潛 艇所受的拖曳力相對於原型潛艇所受的拖曳力之比值為多少？（25 分）

有一文氏管流量計，入口處的截面積是A1，喉部的截面積是A2。當使用於量測某 一流體之體積流率時（設此一流體密度為ρ，不可壓縮），在入口處所量得之靜壓 為P1，在喉部所量得之靜壓為P2，則此時流體之體積流率為多少？（25 分）

當密度為1000 kg/m3，dynamic viscosity 為0.001 N•s/m2 的水以平均流速5 m/s 流經 一筆直中空圓管時（此圓管內徑為3 cm，內表面平滑），若行經長度為500 m，則 水頭損失（head loss）為多少m？（25 分）