地特三等申論題
111年
[機械工程] 流體力學
第 一 題
📖 題組：
如下圖中所示虹吸管，假設可使用伯努利方程式，若管子直徑 1.2 cm，Z1=80 cm、Z2=-30 cm、Z3=100 cm 和 Z4=70 cm，
如下圖中所示虹吸管，假設可使用伯努利方程式，若管子直徑 1.2 cm，Z1=80 cm、Z2=-30 cm、Z3=100 cm 和 Z4=70 cm，
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試求出虹吸管內流體流出速度 V2之表達式及 V2值為多少 m/s？（10 分）
思路引導 VIP
面對虹吸管求出口流速的問題，應立即聯想到「柏努利方程式」。選取水箱自由液面與管口出口作為兩個控制點，利用大氣壓力相等及自由面流速極小的邊界條件，即可消去多餘未知數，求出流速表達式。
小題 (二)
請估算流體體積流率為多少 cm3/s？（10 分）
思路引導 VIP
看到虹吸管與求流量的問題，應立即聯想到「柏努利方程式」與「連續方程式」。解題關鍵在於聰明地選取兩個控制點：一是大水槽的自由表面（壓力為大氣壓，流速趨近於零），二是管子出口處（壓力亦為大氣壓）。題目給予的 Z3 與 Z4 是計算管內壓力（檢查是否發生空蝕）時才會用到的干擾資訊，求流量時只需關注起終點的水頭差即可。