普考申論題
113年
[水利工程] 水利工程概要
第 二 題
請詳述明渠水力學上的超臨界流、臨界流及亞臨界流的定義及物理意義。（25 分）
📝 此題為申論題
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看到此題，應立即聯想到「福祿數（Froude Number, Fr）」作為判斷明渠水流流態的核心指標。作答時需從「數學定義（Fr值大小、流速與微小波速的關係）」與「物理意義（慣性力與重力的比值、波浪傳遞方向、上下游控制特性及外觀特徵）」兩個層面進行條理分明的論述，以獲取高分。
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【破題】 明渠水流的流態分類，主要依據「慣性力」與「重力」的相對大小來決定，工程上以無因次參數「福祿數（Froude Number, $F_r$）」作為核心判斷準則。其定義為 $F_r = \frac{V}{\sqrt{gD}}$（其中 $V$ 為平均流速，$g$ 為重力加速度，$D$ 為水力深度）。依據 $F_r$ 的大小，可將水流分為亞臨界流、臨界流及超臨界流。 【論述】
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