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普考申論題 106年 [水利工程] 水資源工程概要

第 一 題

📖 題組:
一、
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

為何穴蝕(Cavitation)會造成管壁的破壞?(10 分)

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看到「穴蝕破壞」,首先聯想流體力學中的『壓力驟降與飽和蒸氣壓』關係。作答時應按發生時序,分段說明『氣泡生成(低壓區)』、『氣泡潰滅(高壓區)』,最後點出核心破壞機制:氣泡破裂瞬間產生的『微噴流(Microjet)與衝擊波』造成管壁材料疲勞與物理性剝落。

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【破題】穴蝕(Cavitation)破壞是指水流系統中,因局部壓力降低而產生氣泡,當氣泡流至高壓區瞬間潰滅時,產生強大衝擊力導致固體邊界(如管壁、葉片)發生金屬疲勞與剝落的物理力學破壞現象。 【論述】 穴蝕造成管壁破壞之完整機制,可由下列三個階段說明:

小題 (二)

如何防止穴蝕的發生?(10 分)

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看到「穴蝕(Cavitation)」應聯想柏努利定律:當局部流速過高導致壓力降至低於『飽和蒸汽壓』時便會產生氣泡,氣泡破裂會造成結構破壞。解題時可從『水力設計優化(流線型)』、『通氣緩衝(摻氣槽)』、『材料與施工品質』及『操作管理』四個實務層面條理作答。

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【破題】 穴蝕(Cavitation)係指水流局部壓力降至低於該水溫下之「飽和蒸汽壓」時,水體汽化產生氣泡,當氣泡隨水流至高壓區瞬間破裂時,會產生強大衝擊波破壞固體邊界。防制的核心在於「避免局部低壓」與「減緩衝擊破壞」。 【論述】

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