高考申論題 110年 [機械工程] 流體力學

第一題

📖 題組：
二、(一)說明自由水面及底床邊界分別為流線之條件為何？（10 分） (二)流場之流況為穩定流或均勻流之判別方程式為何？分別以管流舉例說明穩定流而非均勻流，及均勻流而非穩定流之實際流況。（15 分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

說明自由水面及底床邊界分別為流線之條件為何？（10 分）

定義流線（Streamline）的核心物理性質：流線是流場中一條虛擬的曲線，其上任一點的切線方向皆與該點的流速方向一致。因此，沒有任何流體質點可以跨越流線移動（即跨越流線的法向流速為零）。
分析底床邊界：

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【考點分析】本題考查流體力學中的邊界條件（Boundary Conditions），特別是不透水固體邊界與自由水面（Free Surface）的運動學邊界條件（Kinematic Boundary Condition, KBC）與流線（Streamline）定義之關係。【理論/法規依據】

流場之流況為穩定流或均勻流之判別方程式為何？分別以管流舉例說明穩定流而非均勻流，及均勻流而非穩定流之實際流況。（15 分）

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【考點分析】本題考查流體運動學中「穩定流（Steady flow）」與「均勻流（Uniform flow）」的定義、判別式，以及如何將抽象的數學定義與實際工程流況（管流）相結合。【理論/法規依據】

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