地特四等申論題
113年
[水利工程] 流體力學概要
第 一 題
一、一蓄水池的底部有一個圓形的出水口(直徑 0.3 m),其圓心距離水面 2.0 m,流量係數為 0.65,求此時的排水流量?(20 分)
📝 此題為申論題
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這是一題非常典型的「孔口出流(Orifice Flow)」問題,考驗考生對於水頭、孔口幾何性質與流量關係的掌握。
- 辨識孔口類型:首先要判斷此圓形出水口屬於「小孔口」還是「大孔口」。一般而言,若孔口高度(在此為直徑 D = 0.3 m)小於其中心水深(h = 2.0 m)的 5 倍或 10 倍(D/h = 0.15 < 0.2),便可以直接採用小孔口公式(Orifice formula)進行計算,而不需要使用大孔口積分。本題直徑為 0.3 m,相對於 2.0 m 的水深顯然可以安全地使用小孔口近似公式。
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【考點分析】 本題考點為「小孔口出流(Small Orifice Discharge)」。主要檢驗考生對於孔口流速公式(托里切利定理 Torricelli's Law)與流量係數(Discharge Coefficient)之應用能力。 【理論/法規依據】
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