地特四等申論題
111年
[環境工程] 流體力學概要
第 一 題
📖 題組:
三、一水力系統之能量坡降線(EGL)及水力坡降線(HGL)如下圖所示,請回答下列問題(須說明理由): (一)從 A 到 C 管路中流速是固定不變、逐漸變大、或逐漸變小?(5 分) (二)本系統中是否有抽水機?若有,請指出位置。(5 分) (三)E 點右方之管線是固定管徑或是變化管徑?(5 分) (四)本系統中是否有蓄水池?若有,請指出位置。(5 分)
三、一水力系統之能量坡降線(EGL)及水力坡降線(HGL)如下圖所示,請回答下列問題(須說明理由): (一)從 A 到 C 管路中流速是固定不變、逐漸變大、或逐漸變小?(5 分) (二)本系統中是否有抽水機?若有,請指出位置。(5 分) (三)E 點右方之管線是固定管徑或是變化管徑?(5 分) (四)本系統中是否有蓄水池?若有,請指出位置。(5 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
從 A 到 C 管路中流速是固定不變、逐漸變大、或逐漸變小?(5 分)
思路引導 VIP
看到 EGL 和 HGL 的圖形,首要想到兩者之間的垂直差值物理意義代表「速度水頭」。藉由觀察 A 到 C 區段這兩條線的間距變化,即可直接判斷流速的增減趨勢。
小題 (二)
本系統中是否有抽水機?若有,請指出位置。(5 分)
思路引導 VIP
看到能量坡降線(EGL)的題目,首先回想 EGL 代表流體的總水頭(總能量)。抽水機會對流體輸入能量,導致 EGL 曲線出現垂直上升的突增;反之水輪機或局部損失則會造成垂直下降。直接觀察圖中 EGL 沿流向是否有垂直突升的特徵即可判斷。
小題 (三)
E 點右方之管線是固定管徑或是變化管徑?(5 分)
思路引導 VIP
觀察圖中 E 點右方的 EGL 與 HGL 兩條線的幾何關係。回想 EGL 與 HGL 的垂直落差代表什麼物理量(速度水頭),若兩線平行則代表流速固定,再配合連續方程式即可推斷管徑變化。
小題 (四)
本系統中是否有蓄水池?若有,請指出位置。(5 分)
思路引導 VIP
判斷是否有蓄水池,應回想蓄水池的流體力學特徵:由於水池截面積極大,內部流速趨近於零,導致速度水頭為零。在圖表上會表現為能量坡降線(EGL)與水力坡降線(HGL)重合,且無流動摩擦損失而呈現水平線。觀察圖中符合此特徵的區段即可作答。