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公職◆渠道水力學
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113年 - 113 專技高考_水利工程技師:渠道水力學#123919
> 申論題
五、現有一座溢洪道分為兩段,單寬流量皆為 1.0 m
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/sec,上游段底床坡度為1/30,下游段底床坡度為 1/100,兩段渠道曼寧係數 n=0.04,請問水面曲線是否會發生水躍?請說明。(20 分)
相關申論題
一、考慮如圖所示內盛不可壓縮液體二維容器,其截面積為 A1,並與具截面積 A2與管長 L 之圓管連接,且初始容器內液體高度為 h。圓管一開始被閥件關閉,若開啟此閥件致流動產生,請使用因次分析,找出於圓管出口截面之平均流速 V,其與 h、L、A1、A2、重力加速度 g 及時間 t 有關。(20 分)
#526586
二、考慮圖示之水體於漸縮管流動;1 點與 2 點間水靜壓力差可經倒置壓力計量測、其內液體比重量γ0 為水之比重量的 0.6 倍,水的密度為 1000kg/m3。若水於 2 點速度為 0.7 m/s,1 點與 2 點管直徑分別為 d1 = 40 公分與 d2 = 10 公分,請找出壓力計讀數 h。(20 分)
#526587
三、考慮如圖所示之垂直紙面寬度為 10 m 之矩形閘門,其經繩索與滑輪與具質量M = 1000 kg 之質量塊相連,閘門同時與密度為ρ= 1000 kg/m3 之水體接觸。若閘門長度L=10 m、水體高度 d =1 m,請找出維持閘門於圖示之靜平衡狀態所需平衡角θ。(20 分)
#526588
四、請詳述何謂絕對濕度(Absolute humidity)、相對濕度(Relative humidity)、比濕度(Specific humidity)及露點溫度(Dew point)。(20 分)
#526589
五、請詳述影響逕流(runoff)之可能因素。(20 分)
#526590
一、AKI 複式建築共 88 層,頂樓陽台距地面 400 公尺,在此陽台極目眺望,四周美景盡收眼底。春分日,日麗風靜,地表溫度為 25℃,大氣壓力為100 kPa,空氣比重(specific gravity)為 0.00125。經量測,在此陽台之大氣壓力為 95.6 kPa。為避免後續量測大氣壓力時須準備實體設備的麻煩,擬改以理論計算方式取代。一般通常會作 2 種假設來計算大氣壓力。假設一:大氣是等溫的;假設二:空氣是不可壓縮的。請問,在今日情形下,那一種假設所計算出的大氣壓力值較接近測量值?請說明。 (20 分)
#526591
二、氣候變遷導致極端氣候,夏季越發酷暑難耐,而空調的持續運作又將造成室內空氣過度乾燥而令人不適,因此,需要使用增濕機。THL 公司型號 T-365 增濕機之液體蒸發系統可將水由攝氏 40 度冷卻至攝氏 26 度。溫水與不含濕氣的乾空氣分別以每小時 18 噸、7 噸的速率進入冷卻系統,而設計目標則是希望濕空氣的輸出率為每小時 10 噸,請問,水的每分鐘蒸發率為何?(20 分)
#526592
三、考量宇宙穿梭機執行任務時各關鍵零部件受冷熱的膨脹或收縮之情形,了解材料的體積膨脹率(volumetric dilatation rate)是必要的,故擬建構一座微型三維流體模型以進行了解。假設此模型的邊長分別為δx、δy與δz。在 x=0 與 x=δx 時,其運動速度分別為 u 與 u + (∂u /∂x)δ x ;在y=0 與 y=δy 時,其運動速度分別為 v 與 v + (∂v / ∂y )δ y ;在 z=0 與 z=δz時,其運動速度分別為 w 與 w + (∂w / ∂z )δz 。請據此推導體積膨脹率之表示式。(20 分)
#526593
四、潛體在流場所受之阻力可以經計算其模型所受阻力後,再經由模型理論推導而得。一長、寬分別為 10 公尺、2 公尺的矩形薄板被垂直置於流速為每秒 300 公尺的流體中,流體的黏度為 0.001 Pa‧s、密度則為 1000kg/m3。依照因次分析,矩形薄板的尺寸、流體的特質與其流動速度,均可以假設為矩形薄板所承受阻力表示式中的因子。在模型尺寸、流速均為實體的 1/10、模型使用流體之密度為實體所使用流體的一半但黏度相同時,測得矩形薄板模型所承受阻力為 100 kN,請結合運用 pi 定理,計算實體矩形薄板所承受之阻力。(20 分)
#526594
五、CZL 公司為滿足地心探勘機之運作,近日研發出一種黏度 0.35 N·s/m2的新款機油,專門用於探勘機鑽探系統之潤滑使用。為了完全確認特性,特別設計一個阻力實驗,將一直徑為 100 公分之直軸水平套入軸承中,如下圖所示,直軸與軸承的接觸長度為 200 公分,而兩者之間存在著滿填本新款機油之 0.1 公厘的均勻間隙。已知,整體軸與軸承間隙的流動特性,類似於介於兩無限平板間、流動方向的壓力梯度為零之層流流動,而且軸承與軸的左右兩側交接邊緣處之機油流動差異可忽略。當軸的轉速為每小時 6000 轉時,請計算欲克服黏性阻力所需之扭力值。(20 分)
#526595
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