普考申論題
115年
[水利工程] 流體力學概要
第 一 題
📖 題組：
於標準大氣壓力下，93℃的空氣於圓管中的質量流率為 0.037 Kg/s。說明以下流況所需要的條件：（每小題 10 分，共 20 分） 提示：93℃的空氣的黏滯係數值 μ=2.15×10^-5 Ns/m2，並為理想氣體，空氣的理想氣體常數為 286.9 J/Kg/K。
於標準大氣壓力下，93℃的空氣於圓管中的質量流率為 0.037 Kg/s。說明以下流況所需要的條件：（每小題 10 分，共 20 分） 提示：93℃的空氣的黏滯係數值 μ=2.15×10^-5 Ns/m2，並為理想氣體，空氣的理想氣體常數為 286.9 J/Kg/K。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
能夠在管內形成層流（laminar flow）之雷諾數（Reynolds number）的最大值？並說明與雷諾數相關之物理量；
思路引導 VIP
看到本題，首先要辨識出考點為「流體流態（層流與紊流）的判別標準」。接著應寫出雷諾數的定義式與其代表的物理意義。必須提到圓管流中層流與紊流的臨界雷諾數上限值（通常為 2000，部分教材寫 2100，只要標明合理依據即可），最後根據公式列出與其相關的各項物理變數。
小題 (二)
管內要能夠形成層流，所需要圓管的最小直徑？
思路引導 VIP
解題關鍵在於將質量流率（m'）與雷諾數（Re）的公式結合。步驟為：1. 運用理想氣體方程式求出空氣的密度。2. 展開質量流率與流速的關係，代入雷諾數公式中消除流速變數，得到僅含質量流率與直徑的簡化公式。3. 設定雷諾數為臨界值，解出直徑 D。