高普考題庫
104 年 104年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

流體力學

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申論 1有一工廠生產過程產生之污水,經由地下涵管(直徑 2 m)導入該廠的污水處理廠3 圓周確實埋入土壤中,有1 圓周因處理污水。但是該地下涵管在埋設過程時僅有施工不當未填土壤造成裸空,涵管橫截面如圖一所示,即BC 段圓弧未確實回填造成祼空情形,且該祼空長度達 1 m。今若該地下涵管內的污水為半滿且靜止(設污水的密度為ρ = 1050 kg/m3 ),試分析BC 部分段面受污水作用力的大小、方向及作用點。(20 分)1mAD⦁B圖一C
申論 2已知一座污水處理廠將處理過後的污水放流,經由放流口排放入放流渠道,由於放流口的污水以較高的流出速度V 流入放流渠道,水深為h。 經由一水躍行為之後,在下游放流渠道呈現低流速V,且低能量的情形,此時水深為h(如圖二所示)。若段面1 及2 的壓力可以視為靜水壓力(hydrostatics),且若放流水在放流渠道間流動之摩擦損失可以忽略,並假設放流渠道寬度非常寬,試求h 及V,以V 及h表示之。(20 分)污水處理池V2 < V1 h> h圖二V1h104年公務人員高等考試三級考試試題 代號:25860類 科: 環境工程科 目: 流體力學
申論 3設一製程中,需要在產品表面噴上一層油,故採用一旋轉噴灑設施如圖三所示,其中管徑d = 0.5 cm,支臂長R = 4 cm。倘若該油的流量為5.0 L/min,由噴灑設施的轉軸底部管路進入,經由兩側支臂流出。若該油的密度為881 kg/m3,試求:(每小題10 分,共20 分)㈠可以完全阻擋此設施旋轉的阻擋力矩。㈡若無阻擋力矩下,此設施的旋轉速率(rev/min)。圖三
申論 4污水流經一片固定薄板,並在此薄板上產生二維不可壓縮流況的層流,邊界層如圖四所⎛2⎞12yy示,其中u=U⎜−⎟,當y≤δ 且δ=cx2, c 為常數。(每小題10 分,共20 分)⎜⎟⎝δδ2⎠㈠假設薄板表面的流況存在不滑動(no-slip)條件,求邊界層中的速度分量v (x, y),其中y≤δ。㈡當U= 2m/s,δ =1.1cm,試求在x = 0.5 m 處的最大v 值。yU邊界層厚度δ (x)U=常數Uu (x, y)uu ( (xx, , yy) )圖四x
申論 5假設有一穩態層流流況下,兩互不相容的流體具有相同厚度,存於兩平板之間(如圖五所示),其中上面平板以V 的速度向右運動,而下面平板固定不動。設若此系統中重力影響效應可以忽略,且在x 方向並無任何變異下,試以近似Navier-Stokes方程式求解:(每小題10 分,共20 分)㈠在兩流體交接面上的流體流速。㈡試求各流體的剪應力大小。ρ, μyρ, μ圖五 x固定不動