高考申論題
107年
[水利工程] 流體力學
第 五 題
五、水流經平面裝置的圓弧管，如圖五所示，其管徑為 0.6 m。倘若水排出至大氣，大氣壓力 p = 101.3 kPa，管中水流的流量為 85 m3/min。在截面(1)與(2)之間的流體摩擦而產生的壓力損失為 415 kPa。試決定水流在截面(1)與(2)的水平和垂直作用力。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到管內流體受力問題，首先應圈出「控制體積」，利用能量方程式或給定的壓力損失求出進出口壓力。接著列出 x 與 y 軸的動量守恆方程式，將壓力、管壁作用力與動量變化率進行平衡。特別注意題中的「平面裝置」通常暗示管線平放於水平面，故可忽略高程差與水體重量，圖中的大半徑數值在此假定下無需納入計算。
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【解題思路】利用能量方程式（含水頭/壓力損失）求出截面(1)的壓力，再畫出控制體積，藉由直角座標系之動量守恆方程式求解流體與管壁之間的作用力。 【詳解】 一、已知與基本假設
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