高普考題庫
103 年 103年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

流體力學

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 1TWL 公司專門從事特殊流體之管道設計。目前,受委託之設計條件為:滿水條件下,讓X 流體以時速14.4 公里的速度,自內直徑為30 公分的圓管往方形管流動,且兩種管子之銜接處需設有緩衝區,俾便使流體之流動得以順暢。已知,X 流體在此連結管道中流動時,其摩擦係數全程均為0.025,且每單位長度的揚程損失也全程一致。請問,方形管之內徑邊長應為何?(20 分)
申論 2YWR 球團擬為其王牌投手WWH 設計「類直球」變化球,以提升其主宰球場之能力。經多位專家聯手研究發現,流體流過球體表面的精確速度值,為流體流動速度(V)的1.5 倍乘以該位置(A)與x 軸夾角角度的sin 值得出,亦即V=1.5Vsinθ,詳如下圖所示。已知,圓球直徑為15 公分,流體則以每小時158.5 公里的速度直線朝向球體流動。請問,在A 點處其流體的加速度為何?(20 分)x 軸 πx θ軸θ 6A
申論 3為貼近傑出科學家運用理論推導公式時的感受,請在三維直角座標系統中,運用柯西應力張量(stress tensor),由柯西方程式(Cauchy’s equation)推導納維爾-史托克斯方程式(the Navier-Stokes equations),並明確列出推導過程。(20 分)103年公務人員高等考試三級考試試題 代號: 全一張類 科: 水利工程、機械工程科 目: 流體力學
申論 4KCY 公司所生產的隱形膠帶占整體市場的60%,穩居業界龍頭地位。其生產膠帶的流程是將基材以等速V 垂直向上拉移穿越盛裝運動黏度為ν的膠水之容器,以將厚度為h 之膠水均勻的塗布於基材之上,詳如下圖所示。然而,重力的作用卻導致膠水順著基材往下流動。假設該流動可視為穩定且均勻的層流流動,請使用納維爾-史托克斯方程式(the Navier-Stokes equations)推導出被基材拖引向上之膠水薄膜內的平均速度。(20 分)h膠水V
申論 5攝氏60 度的原油之比重為0.8,在噴油井經泵吸取後,以每天300 萬桶的產量,由直徑1.2 公尺的鋼管,水平流動到達1500 公里外的超大型儲油槽。已知,油桶體積容量為0.12m3,鋼管的摩擦因子值為0.015。請問,在此一系統中,泵所需的馬力(horsepower)為何?(20 分)