國營聯招申論題
106年
[機械] 熱力學與熱機學、流體力學與流體機械
第 二 題
📖 題組：
請回答下列問題：（20 分）
請回答下列問題：（20 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
請說明離心泵(Centrifugal pump)的構造及動作原理。（5 分）
思路引導 VIP
說明主要構造包括葉輪(Impeller)、蝸殼(Volute casing)及轉軸。說明動作原理：流體從葉輪中心進入，透過葉輪旋轉產生的離心力將流體向外甩出，增加流體的動能與壓力能，再經由漸擴的蝸殼將部分動能轉換為壓力能，最後從出口排出。
小題 (一)
請說明泵的比速率(Specific speed)公式及定義。（5 分）
思路引導 VIP
寫出泵的比速率公式 N_s = N * Q^(1/2) / H^(3/4)，並解釋各符號代表的物理意義（N為轉速、Q為流量、H為揚程）。定義為：幾何相似之泵，為產生單位揚程與單位流量時，所需之理論轉速。
小題 (三)
請依流體力學不可壓縮流動觀點，說明高爾夫球的表面為何要製成凹凸相間之表面，才能使球飛得更遠？（10 分）
思路引導 VIP
從邊界層理論、流動分離（Flow separation）及尾流區（Wake）解釋。凹洞能促進邊界層由層流提早轉變為亂流（Turbulent boundary layer），亂流邊界層動能較大，能抵抗逆向壓力梯度，延遲流動分離點的位置，從而縮小球後方的低壓尾流區，大幅降低壓差阻力（Form drag / Pressure drag），使球飛得更遠。
離心泵構造與原理
💡 利用葉輪旋轉離心力賦予流體動能，並透過蝸殼轉為壓力能。
🔗 離心泵能量轉換流程
- 1 中心低壓吸入 — 引水後旋轉，中心形成低壓吸入液體。
- 2 離心力賦能 — 葉輪旋轉帶動流體，賦予大量動能。
- 3 漸擴流道轉換 — 流體進入蝸殼，截面積擴大使流速降低。
- 4 高壓排出 — 動能依伯努利定律轉化為壓力能排出。
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🔄 延伸學習：延伸學習：了解氣蝕現象如何破壞葉輪並降低泵的效率。
