免費開始練習
高考申論題 114年 [機械工程] 流體力學與工程力學

第 二 題

📖 題組:
二、孔口板為一常見(Orifice)的裝置,主要用來測量管路中的流量。假設有一個圓管,內裝了一個孔口板,水平擺置。圓管的直徑為 0.05 m,孔口的直徑為 0.02 m。圓管內部是某種汽油在流動,其密度為 830 kg/m3。一般來說我們會在孔口板的上游與孔口出口兩處量測壓差。請問:(每小題 5 分,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (二)

假設管內的流量為 0.01 m3/s,請問通過孔口板的平均速度是多少?

思路引導 VIP

看到這題首先要聯想到「連續方程式」,對於不可壓縮流體,體積流量等於截面積與平均流速的乘積 ($Q=AV$)。將已知的流量除以孔口的截面積,即可求得通過孔口板的平均速度。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題關鍵】不可壓縮流體的連續方程式($Q = A \cdot V$) 【解答】 基本假設

小題 (一)

我們可以用那個法則來說明壓差與流速的關係?請寫出完整的公式。

思路引導 VIP

面對孔口板流量計問題,首先應想到利用「伯努利定律」結合「連續方程式」來建立流體在截面積改變時,速度與壓力變化的數學關係。作答時需先宣告假設條件(如穩定流、不可壓縮流、水平管),再逐步推導出理想流速與壓差的關係式,最後建議補充實際工程中常使用的流量係數(Cd)修正,使答案更臻完美。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】運用伯努利定律與連續方程式,推導水平管中流體因截面積變化所產生的壓差與流速關係。 【詳解】 已知:

小題 (三)

壓差為多少?

思路引導 VIP

本題為孔口板流量測量的典型應用。解題時應先建立物理假設(水平管、不可壓縮、穩定流),接著聯立「連續方程式」與「白努利方程式」推導壓差與流量的關係。由於題目條件中遺漏了實際流量或流速,作答時需推導出壓差的代數通式,並代入已知幾何尺寸與流體密度完成解答。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【解題思路】利用連續方程式與白努利方程式推導孔口板之壓差與流量關係式。 【詳解】 已知:

🏷️ 相關主題

管流分析與雷諾數應用
查看更多「[機械工程] 流體力學與工程力學」的主題分類考古題