第 二 題

接著上一題的圖形特徵，解釋能量損失的物理機制。突縮時流體加速，壓力減少幫助克服黏滯力，所以大部分流場順暢，僅有小部分黏滯摩擦損失及入口微小的束縮擴張損失，故能量損失小。突擴時，水流因逆壓梯度產生巨大的邊界層分離，形成強烈的渦流(Eddy)。在渦流區域內，流體的動能不斷地被內部黏滯剪應力耗散轉換成熱能，這種型態的形狀阻力(Form drag)耗損了大量的機械能。結論要點出：「邊界層分離與大尺度渦流的形成與否，是造成兩者能量損失巨大差異的根本原因」。

這是一道結合流線理論與邊界層分離概念的繪圖題。首先辨認幾何：左側是寬渠($B_1$)，右側是窄渠($B_2$)。 由左向右流為「渠寬突縮(Sudden Contraction)」：流速加速，壓力下降，這種順壓力梯度有助於維持流動貼附邊界，因此流體會形成平滑收斂的流線進入窄渠，僅在入口角隅處有些微的分離與束縮。