高考申論題
108年
[機械工程] 流體力學
第 一 題
📖 題組:
四、某二維流場之速度分布如下: u = 1 / (1+t), v = 1 試求此流場
四、某二維流場之速度分布如下: u = 1 / (1+t), v = 1 試求此流場
📝 此題為申論題,共 2 小題
小題 (一)
在t = 1時通過點(1, 1)之流線方程式。(10 分)
思路引導 VIP
本題區分「流線(Streamline)」與「蹟線(Streakline)」的觀念。流線是「空間的瞬時狀態」。解題步驟:先將觀察時間 $t=1$ 代入速度場中,取得瞬時的速度場分佈。接著代入二維流線的微分方程式 $\frac{dx}{u} = \frac{dy}{v}$,積分求解後,再利用邊界條件「通過點(1, 1)」決定積分常數。
小題 (二)
在t = 1時通過點(1, 1)之蹟線(或稱煙線)方程式。(10 分)
思路引導 VIP
蹟線/煙線(Streakline)是由過去不同時間(設為 $\tau$)從同一特定空間點釋放的粒子,在目前的觀察時間($t$)連成的一條線。解題分為三個階段:1. 積分建立質點軌跡方程式(包含釋放時間 $\tau$ 與當前時間 $t$);2. 設定邊界條件:質點在 $t=\tau$ 時位於釋放點 $(1,1)$;3. 將觀察時間 $t=1$ 代入,並消去釋放時間參數 $\tau$,即可得到 $x, y$ 的空間關係式。