高考申論題
110年
[機械工程] 流體力學
第 二 題
📖 題組：
四、渠道中設置一寬頂堰（broad-crested weir），B 為堰之長度，已知其單寬流量為 q(m2/s)，其下游邊緣為自由跌水（free overfall），即此處渠底與空氣接觸。 (一)試求寬頂堰均勻段之臨界水深（critical depth）yc。（10 分） (二)試求寬頂堰下游端之邊緣水深（brink depth）yb。（15 分）
四、渠道中設置一寬頂堰（broad-crested weir），B 為堰之長度，已知其單寬流量為 q(m2/s)，其下游邊緣為自由跌水（free overfall），即此處渠底與空氣接觸。 (一)試求寬頂堰均勻段之臨界水深（critical depth）yc。（10 分） (二)試求寬頂堰下游端之邊緣水深（brink depth）yb。（15 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
試求寬頂堰下游端之邊緣水深（brink depth）yb。（15 分）
思路引導 VIP
- 理解自由跌水（Free Overfall）的物理特性：
- 在寬頂堰下游邊緣處，水流落入大氣。此處由於渠底消失，水流轉化為自由下落。此邊緣處的水深稱為邊緣水深 $y_b$（Brink depth）。
小題 (一)
試求寬頂堰均勻段之臨界水深（critical depth）yc。（10 分）
思路引導 VIP
- 切入考點：開渠水力學的臨界流（Critical Flow）：
- 在寬頂堰的平坦均勻段上，水流達到穩定，其能量相對於給定流量 $q$ 而言為最小（即比能最小原理，Minimum Specific Energy）。