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109年公務人員高等考試三級考試試題
類 科
：
水利工程
、
環境工程
、
機械工程
科 目
：
流體力學
考試時間
：
2
小時
座號
：
※注意：可以使用電子計算器。
不必抄題，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，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
35960
36060
3
85
60
頁次：
2
－
1
一、一光滑表面的球體在靜止的水中釋放沉降，該球體比重為1.02，直徑為30
公分，若阻力係數（drag coefficient）為0.5。
試計算球體的終端速度。（20分）
若球體表面是粗糙的，其終端速度會較光滑球面者大或小？為什麼？
（5分）
二、某一大型風渦輪機擬在大型風洞中進行模型實驗，設現場風速為50 km/h，
模型的幾何比例尺為1：15，因風洞尺度夠大，且為降低空氣的壓縮性效
應，故用相同的原型風速來進行模型試驗。
若原型風機的轉速為5 rpm，試決定試驗模型的風機轉速？（10分）
若測量出模型的風機輸出功率為2.22 kW，試計算原型的風機輸出功
率？（15分）
三、如下圖所示，渠道中設置一閘門，渠道寬度為4 m，上游水深維持在6 m，
下游水深維持在20 cm，假設不計摩擦及能量損失，試求水流作用於該閘
門的力量。（25分） 閘門
水
代號：
35960
36060
38560
頁次：
2
－
2
四、二維尤拉方程式（Euler equation）表示如下：
( )
p u u u
u w
x t x z
( )
p w w w
g u w
z t x z
其中u與w分別表示在x與z二個方向的速度分量，g為重力加速度，p為壓
力，為流體密度，t為時間。若考慮流場為穩定流（steady）、非旋性
（irrotational）且流體具不可壓縮性，試推導出柏努利方程式（Bernoulli
equation）為： 2 2
1( )
2
pu w gz
常數
。（25分）