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108
年公務
事業郵政
等 級：簡任
類科（別）：水利工程
科 目：
高等流體力學研究
考試時間 ：2小時
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，
作答時請將試題題
本科目除專
門名詞或數理公式外
代號：
15430
頁次：
2
－
1
一、某一梯形輸水
渠道表面材質為
水坡度為渠道長 1,
000
底寬 b，
兩岸之斜坡之斜率分別為
（每小題 10 分，共
30
自由液面寬 B，
溼周
假若兩岸之斜坡之斜率相同均為
閱表一，
並應用曼寧公式
在前述流況下之水流
圖
一
1
B
b
1
m
1
m
2
年公務
、關務人員升官等考試、
108
事業郵政
、公路、
港務人員升資考試
高等流體力學研究
座號
作答時請將試題題
號及答案依照順序寫在試卷上，
於本試題上作答者
門名詞或數理公式外
，應使用本國文字作答。
渠道表面材質為
加工混凝土（
finished concrete
000
m，其高程下降 0.5 m。
浸水之尺寸
兩岸之斜坡之斜率分別為
1：m1與1：m2，
水深
30
分）
溼周
P，以及水力半徑 R
分別為何
假若兩岸之斜坡之斜率相同均為
1：1，水深 1.5
m
並應用曼寧公式
（Manning’s formula）
計算
在前述流況下之水流
福祿數（Froude no.）為何？
表一
y
108
年交通
港務人員升資考試
試題
座號
：
於本試題上作答者
，不予計分。
finished concrete
），渠道輸
浸水之尺寸
（如圖一）：
水深
y。試問：
分別為何
？
m
，底寬 4 m，請參
計算
渠道輸水之流量。
二、流經平板壁面，
由於流體黏性與壁面因素
界層流（
boundary layer flow
層厚度
boundary layer thickness
displacement thickness
thickness
θ
），
用以分析邊界層流
n
yUu )/(/
δ
=，式中
velocity）。試問：（
每小題
邊界層位移厚度 *
δ
為何
邊界層動量厚度
θ
為何
三、在均勻流場中，
若對球形物體施加作用力分別使之順時針方向與逆時針
方向旋轉，
如圖三示意圖
什麼現象？（10 分）
四、進行水工模型實驗。
（
若同時考慮福祿數相似性
（
Reynolds no. similarity
之幾何縮尺比例關係為何
若模型實驗採用與原型相同之流體進行試驗
數均可同時滿足。
試問模型與原型之幾何縮尺比例為何
五、某二維（two-
dimensional
之流場函數如下：V
=
（每小題 10 分，共
20
試求該流場之流線
（
證明該流場為不可壓縮
y
u
= 0.99
U
δ
u
niform flow
由於流體黏性與壁面因素
，
流速分布不再均勻
boundary layer flow
）。如圖二，
有三種邊界層厚度參數
boundary layer thickness
δ
，
邊界層位移厚度
displacement thickness
*
δ
，邊界層動量厚度
boundary layer momentum
用以分析邊界層流
。
假定邊界層流之流速分布曲線為
n為常數，U
為邊界層外自由流速
每小題
10 分，共 20 分）
為何
？
為何
？
若對球形物體施加作用力分別使之順時針方向與逆時針
如圖三示意圖
。
試問該兩種狀況分別會使球體在流場中產生
（
每小題 10 分，共 20 分）
若同時考慮福祿數相似性
（Froude no. similarity
）
Reynolds no. similarity
），試問模型（model）
與原型
之幾何縮尺比例關係為何
？
若模型實驗採用與原型相同之流體進行試驗
，
並設計使雷諾數與福祿
試問模型與原型之幾何縮尺比例為何
dimensional
）穩定（steady）不可壓縮
（
y
ixvu 8.05.1()8.05.0(),( −++=
=
20
分）
（
streamlines）函數。
證明該流場為不可壓縮
。
圖二
μ
= 0
u
=
U
U
U
μ
δ
*
U
Equal
areas
圖三
u
niform flow
sphere
sphere
代號：
15430
頁次：
2
－
2
流速分布不再均勻
，形成邊
有三種邊界層厚度參數
（邊界
邊界層位移厚度
boundary layer
boundary layer momentum
假定邊界層流之流速分布曲線為
：
為邊界層外自由流速
（free stream
若對球形物體施加作用力分別使之順時針方向與逆時針
試問該兩種狀況分別會使球體在流場中產生
）
與雷諾數相似性
與原型
（prototype）
並設計使雷諾數與福祿
試問模型與原型之幾何縮尺比例為何
？
（
incompressible）流
j
y
)。
μ
≠
0
u=u(y)
U
-
u
sphere