104-水利技師-流體力學精解

這份是曾經在考場中寫過的試題，寫完會有種懷疑自己的感覺，到底是題目簡單還是處處陷阱？這應驗著Murphy's Law所談的"Anything that can go wrong will go wrong."😬

 第一題
中規中局的流體靜力學，由題目給的資訊中，點出了一個問題：為什麼重力加速度 g 要是9.81 m/s^2 ？到小數點下2位是否比較準確？其實台灣所在的位置所對應的重力加速度是低於9.81的數值，9.81的數值大概只是中學課本盲目地追求精準數值之下的產物。因此對於物理參數的使用必須審慎選擇，以建立物理模型要有的嚴謹性。（若題目卷有給定義或前提，就必須以出題者的方式為主，切勿與分數過意不去。）



第二題
線線家族出現在哪裡？
  • 流線 (Streamline)：105水技流力、104高三流力、103水技流力、083水技檢覈流力
  • 跡線 (Pathline)    ：093船技流力、084水技檢覈流力
  • 煙線 (Streakline) ：105水技流力、104水技流力、084水技檢覈流力
近幾年有越來越熱門的趨勢。

 第三題
以傳輸定理 (Transport theorem) 建立系統的動量守恆關係，且以動力學 (Dynamics) 所學的相對速度概念一齊使用；相對速度的向量疊加、參考座標系統的轉換可以在 Hibbeler 所著的 Dynamics 的第12章一窺一二。

 第四題
Buckingham π theorem 的基本應用，是屬於因次分析一環在流體力動學(Fluid kinetics)具有舉足輕重的地位，因為必須施作各種實驗，尋找存在於流體對於環境互制的關鍵參數，故無因次化 (Nondimensionalizing) 或近似化 (Approximating) 的動作就十分重要，讓你判斷哪些參數重要？那些不重要；在下列各別專書中，時常使用無因次化的技巧將實驗予以簡化：
  • White, F. M. Viscous Fluid Flow.
  • Schlichting, H., Gersten, K., Krause, E., & Oertel, H. Boundary-layer theory.



第五題
Darcy-Weibach equation 的基本應用。這題題目所參照的 2,500 Solved Problems In Fluid Mechanics and Hydraulics ，主要為來自美國的題庫書，可以在 Amazon 找到他 。

參考資料：
  • Fox, R. W., McDonald, A. T., & Pritchard, P. J. (1998). Introduction to fluid mechanics.
  • White, F. M. (1999). Fluid mechanics.
  • Munson, B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H. (2009). Fundamentals of fluid mechanics.
  • Hibbeler, R. C., Yap, K. B., & Fan, S. C. (2013). Mechanics for Engineers: Dynamics.
  • Evett, J. B., & Liu, C. (1989). 2500 solved problems in fluid mechanics and hydraulics.


留言

  1. Unknown2019年11月1日 凌晨4:03

    不好意思，我想請問第二題因為是穩態流，三線會重合，所以我煙線方程式寫x*y =1 是否也是另一個表達方式？

    回覆刪除

張貼留言

這個網誌中的熱門文章

我們的好朋友fx-82SOLAR

圖片
於國家考試中，可以帶進考場的東西，除了自身腦袋之外，最可靠的夥伴就是一台使用順手的工程計算機；但是否有機會翻閱厚厚一疊的使用說明書呢？又或者早已丟到回收桶？這裡有常見且好用的 fx-82SOLAR中文說明書 。 對於計算機的使用認為有四個必須要會的技巧： 1.試誤法 (Trial and error) 試誤法其實沒什麼大學問，就「左式等於右式」的概念，僅須細心地壓值與冷靜地猜值，且從平時的題目演練中，尋找出適當的猜值策略；哪裡會使用到這樣的技巧呢？如淺基礎尺寸的設計、鋼板樁的貫入深度檢核、渠道斷面的設計等等，文章末為 094水技渠力4-3題 的釋例。 2.常數計算 (Constant calculations) 連按兩次+、–、×、÷，即可進入常數計算模式，計算機螢幕右上角將顯示K字，對於針對大量數據處理，減少按按鍵的時間，如水文學的集水區逕流計算、工程經濟的價值評估都可以靈活地運用。 3.記憶計算 (Memory Calculations) 要記的數字交計算機記就好了；運算開始前須注意是否清除記憶，而計算過程中皆是以 Min 開始， MR 結束；下列為 fx-82SOLAR 上符號所代表的意義。 Min: Memory in M+: Memory plus M-: Memory minus MR: Memory Recall 4.統計模式 (SD model) 當處理大量數值時，建議進入統計模式中，以利求得相關統計參數，如母體標準差、樣本標準差或平均值等。考場亦可能需要使用最小二乘法 (Least squares) 之原理，作線性回歸 (Linear regression)，文章末為 099水技大地5-3題 的釋例。 資料來源：fx-82SOLAR用戶說明書，Casio。
閱讀完整內容

壓逆為正 vs. 拉順為正

圖片
在考場中背誦一些口訣，在臨危的時候可以起很大的作用，有使用過施國欽老師叢書的讀者，相信對於「壓逆為正」、「拉順為正」的口訣一定是深刻地烙印在腦中；因此受到施老師的啟發，若水先生嘗試以綜觀的角度，以流體力學、材料力學與土壤力學等三個基礎專業學科，來討論命名法則 (Naming convention) 、符號法則 (Sign convention) 與座標系統 (Coordinate system)。在應力的表示方法，使用以下列書籍提供的命名法則與符號法則為主要依據： 流體力學：Currie, I. G. (2012). Fundamental mechanics of fluids . 材料力學：James M. Gere and Stephen P. Timoshenko. (1990). Mechanics of Materials . 土壤力學：Holtz, R. D., & Kovacs, W. D. (1981). An introduction to geotechnical engineering . 命名法則、符號法則與座標系統皆為人為的定義，實際的物理現象並不會隨著這三種系統的選擇而改變 ，所以不管用哪個學者或學派的定義，推導相關公式的過程到最後對應的物理現象，都只會殊途同歸。 命名法則 (Naming convention) 對於應力元素上所分布的應力，予以命名的方法即為命名法則，為一種標示的方法，便於他人閱讀。 在流體力學或材料力學多使用雙下標命名法則，第一個下標表示應力所在「面」的方向；第二個下標表示應力所指「向」的方向，所以要看一個應力的基本特徵就要看它的面相（面向），如下圖所示。 在土壤力學則常使用下標1、2、3表示主應力的方向，且主應力的方向常跟隨著三軸剪力試驗的配置相互呼應，以利於直接觀察實驗進行中的現象，如下圖所示。 為方便推倒應力轉換公式，於此篇文章的應力命名法則僅使用雙下標命名法則，予以統一。 符號法則 (Sign convention) 謹記符號法則的選擇，並沒有誰對誰錯的差異，只有慣用與否；同時 當應力元素畫出來時，僅適用於一種符號法則，不得搭配使用。 Timoshenko 系統 於流體力學與材料力學當中，常延續雙下標命名法則當中的雙下標作為
閱讀完整內容