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流體力學
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109年 - 109 普通考試_水利工程、環境工程:流體力學概要#88504
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題組內容
四、某一離岸風力發電機的圓柱基座需承受海流及波浪的聯合作用,今以1:16 的模型比例尺在實驗室進行水工模型試驗。若原型海流的速度為4 m/s, 波浪週期為8秒,而波高為4 m。假設原型與模型的水比重相同。
⑴試決定模型試驗所需設定的海流速度、波浪週期及波高。(15分)
相關申論題
一、高樓的某窗戶,在颱風時承受144 km/h的風速作用,其風場流線示意如圖 一所示,窗戶面積為0.9 m × 1.8 m,試計算窗戶所承受的風作用力。設空 氣密度為1.27 kg/m3。(25分)
#358517
二、如圖二,穩定水流(steady water flow)流經漸縮圓管,假設沿著管中心流 線的速度呈線性變化,A及B處的速度分別為VA = 6 m/s及VB = 18 m/s。試 求A、C及B三處的加速度。(25分)
#358518
三、如圖三,水流自水庫經水管及渦輪發電機後流入河川,水管的管徑為0.75 m, 管中的水流量為2.5 m3 /s,水庫的水面與河川水面的高差為30 m,管中水 流的總能損係數KL為2,假若渦輪發電機的功率輸出效率為88%,試計算 渦輪發電機的輸出功率。(25分)
#358519
⑵若於模型試驗中量測到某瞬間作用於圓柱的力量為10 N,則其對應原 型的瞬間作用力為若干?(10分) 河川 渦輪發電機 水庫 輸出功率=?
#358521
五、在均勻流狀況下,梯形渠道如圖三,渠道輸水坡度為 305 m 高程下降 0.4 m, 渠道表面為加工混凝土 ( finished concrete ), 曼 寧 係 數 ( Manning coefficient)n = 0.012。試問該渠道水流之福祿數(Froude number)為何?
#560883
四、在水利工程或灌漑工程,經常需要簡便之流量量測設施。閘門則是在明 渠中一種簡便之流量量測設施,應用柏努力方程式與連續方程式推導, 僅需量測渠道上下游高度 z1 與 z2 以及閘門寬度 b,即可使該簡便設施達到準確之流量之量測。 參閱圖二,請推導閘門流量公式:
#560882
(二)邊界動量厚度(momentum thickness)為何?
#560881
(一)該邊界層流之位移厚度(displacement thickness)為何?
#560880
二、參閱圖一之示意圖 , 該實心圓柱質量 2 kg, 直 徑 Di = 73.8 mm, 長 L = 200 mm, 套入一直徑 Do = 74 mm 之垂直圓管並往下滑動。 圓柱與圓管間距(Do-Di)/2 = 0.1 mm,該間距內有一潤滑油膜,油之黏性係數 。試問圓柱下滑達到終端速度 V 為何?
#560879
(二)流經點(1, 1)與(3, 2)之二流線間單位深度之體積流率?
#560878
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