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技師◆流體力學與流體機械
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111年 - 111 專技高考_機械工程技師：流體力學與流體機械#111948
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題組內容
四、一穩態、均勻、不可壓縮、無黏性的二維流動與水平 x 軸成 60°，其速度大小為 U，試求該流場之
(三)垂直方向壓力梯度表達式。（6 分）
其他申論題
二、一液體噴嘴被設計應用於產生直徑為 d 的液滴。產生液滴之大小尺寸取 決於噴嘴直徑 D、噴嘴速度 V 及液體性質：密度 ρ 、黏滯係數 μ 、表面張 力 σ 。請推導 d/D 與那些無因次組（dimensionless groups）相關，並說明 這些無因次參數的名稱及物理意義。 （20 分）
#479556
三、如圖所示，水以 180°徑向向外水平噴射，噴嘴出口處射流速度為 10 m/s， 試求將噴嘴固定所需的合成水平錨固力的方向及大小。（20 分）
#479557
(一)速度勢能函數（velocity potential）。（7 分）
#479558
(二)流線函數（stream function）。 （7 分）
#479559
(一)試求水對葉片之平均撞擊作用力。 （6 分）
#479561
(二)若渦輪機於最大效率下作動，試求水於噴嘴射出之速度及質量流率。 （14 分）
#479562
一、下圖中有一流體過濾裝置，其構造之外殼層為一空心圓柱體，而內層核心則為圓柱管狀的濾網（filter） 。圓柱管狀濾網為一多孔性介質（porous media），其柱體內直徑為=0.03 m 、外直徑為= 0.1 m 、高度為 L = 0.2 m ，而濾網的滲透性（permeability）則為 k =m 2 。將過濾裝 置連接至流體管路，在穩態運作下過濾動力黏滯性為μ=Pa • s 的不可壓縮黏性流體，亦即，流體由外層腔室在壓力 下通過濾網，並匯集於壓力為的中心腔室後離開過濾裝置。若穩態運作下，流體的體積流率為 Q = 1 l / min，請計算流體流經過濾裝置所經歷的壓降。 內外兩腔室中的壓力可假設為均勻。
#479563
二、(一)請定義淨正吸水頭（net positive suction head, NPSH），並詳細說明其 意義。（10 分）
#479564
(二)請詳細說明何謂所需淨正吸水頭（required net positive suction head, ）以 及可用淨正吸水頭 （available net positive suction head, ）。請具體說明二者的差異，以及如何利用與曲線來求取泵之最高運轉流量。（15 分）
#479565
三、如圖，有一圓柱形長直水管所構成的灑水器，圓管的總長度為 2R、內徑 為 D，其固體部分單位長度（與 R 長度同向）之質量為σ。運轉時，外部馬達供給灑水器一力矩使其以角速度Ω0穩定旋轉，同時，水流（水的密度為ρ）以固定的質量流率由灑水器下方進入管路，並從上方圓柱長直水管兩端的開口徑向（相對於灑水器）噴灑而出。若在時間點 t = 0 時，馬達因斷電而不再提供以角速度Ω0 穩定旋轉的灑水器力矩，然而因 水源並未關閉，水流仍不斷地以固定的質量流率進入及離開灑水器。 在此情況下，請計算灑水器旋轉之角速度ω(t) 於馬達斷電後將如何隨著時間而變化。外部空氣阻力與軸承等硬體零件摩擦可不計。 （25 分）
#479566
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