1 서론(Introduction)
1.1 유체 = 1
1.2 유체의 분류 = 2
1.3 유체역학 = 3
1.4 유체역학의 발달과정 = 4
1.5 단위 = 6
1.6 차원 = 10
2 유체의 성질(Fluid Properties)
2.1 물리량의 정의 = 15
2.1.1 질량, M = 15
2.1.2 밀도, p = 16
2.1.3 비체적, v = 17
2.1.4 비중량, γ = 17
2.1.5 비중, S = 18
2.2 압력과 응력, p, σ(γ) = 20
2.3 점성 = 21
2.4 압축성 = 34
2.5 기체의 변화 = 36
2.5.1 등온변화 = 36
2.5.2 단열변화 = 38
2.6 표면장력 = 42
2.7 모세관 현상 = 44
2.8 증기압 = 48
연습문제 = 50
3 유체 정역학(Fluid Statics)
3.1 개론 = 53
3.2 정지유체 내의 압력 = 54
3.3 유체 정역학의 기본 방정식 = 58
3.3.1 비압축성 유체의 경우 = 58
3.3.2 압축성 유체의 경우 = 60
3.4 기압계 = 66
3.5 압력계 = 68
3.5.1 액주 압력계와 U자관 = 68
3.5.2 경사 압력계 = 72
3.5.3 미압계 = 73
3.5.4 Bourdon 압력계와 압력 변환기 = 75
3.6 전압력 = 78
3.7 잠긴 평판에 작용하는 유체의 압력 = 79
3.7.1 평판이 수평으로 잠겨 있는 경우 = 79
3.7.2 평판이 수직으로 잠겨 있는 경우 = 79
3.7.3 평판이 경사지게 잠겨 있는 경우 = 81
3.7.4 유체에 잠긴 평판의 압력중심 = 82
3.7.5 곡면판이 잠겨 있는 경우 = 88
3.8 부력 = 90
3.9 부력을 받는 물체의 안정도 = 93
3.9.1 잠겨진 물체의 안정도 = 93
3.9.2 부체의 안정도 = 94
3.10 운동유체의 상대적 평형 = 98
3.11 회전유체의 상대적 평형 = 104
연습문제 = 109
4 비점성 유체의 유동(Inviscid Flow)
4.1 개론 = 119
4.2 유체의 유동구분 = 119
4.2.1 시간과 위치에 따른 유동구분 = 119
4.2.2 방향에 따른 유동구분 = 121
4.3 유체입자의 가속 = 123
4.4 Lagrange 방법과 Euler의 방법 = 127
4.4.1 Lagrange의 방법 = 127
4.4.2 Euler의 방법 = 128
4.5 유동함수 = 129
4.6 회전운동과 비회전 운동 = 131
4.7 연속 방정식 = 133
4.7.1 1차원 유동에서의 연속 방정식 = 133
4.7.2 3차원 유동에서의 연속 방정식 = 136
4.7.3 원통좌표에서의 연속 방정식 = 140
4.8 Euler의 운동 방정식 = 142
4.9 Bernoulli의 방정식 = 144
4.10 Bernoulli 방정식의 응용 = 159
4.10.1 탱크 오리피스 = 159
4.10.2 잠수 오리피스 = 162
4.10.3 탱크 오리피스에 의한 유량계산 = 165
4.10.4 오리피스에 의한 관료유량 계산 = 169
4.10.5 Pitot관 = 172
4.10.6 Venturi 미터 = 176
4.10.7. 노치와 위어 = 178
연습문제 = 183
5 점성유체의 유동(Viscous Fluid Flow)
5.1 개론 = 193
5.2 Reynolds의 실험 = 193
5.3 Reynolds 수 = 195
5.4 유체가 받는 힘과 응력 = 195
5.5 변형과 응력의 관계 = 199
5.5.1 전단응력과 변형과의 관계 = 199
5.5.2 수직응력과 변형과의 관계 = 200
5.6 Navier-Stokes의 운동 방정식 = 205
6 운동량 이론(Momentum Theory)
6.1 제어체적의 역학적 개념 = 217
6.2 계에 대한 기본법칙 = 218
6.2.1 질량보존의 법칙 = 218
6.2.2 Newton의 제2법칙 = 218
6.2.3 운동량 모멘트 = 219
6.3 운동량 방정식 = 220
6.4 운동량 수정계수 = 221
6.5 운동량 방정식의 응용 = 222
6.5.1 평판에 충돌하는 분류의 힘 = 222
6.5.2 고정 베인 = 224
6.5.3 이동 베인 = 227
6.5.4 곡관 내의 유동 = 231
6.5.5 자유선회 운동 = 238
6.5.6 노즐분사 = 240
6.5.7 프로펠러와 풍차 = 243
6.5.8 제트추진 = 248
6.5.9 로켓 = 251
연습문제 = 255
7 층류유동(Laminar Flow)
7.1 개론 = 267
7.2 수평 원형관 내의 층류유동 : Hagen-Poiseuille 법칙 = 268
7.3 경사진 원형관 내의 층류유동 = 271
7.4 평행한 두 평판 사이의 층류유동 = 276
7.4.1 수평으로 평행하게 놓인 평판 사이의 유동 = 276
7.4.2 경사진 두 평행평판 사이의 유동 = 281
7.5 Stokes 법칙 = 288
연습문제 = 290
8 난류유동(Turbulent Flow)
8.1 난류의 발생 = 295
8.2 난류성분들의 정의 = 296
8.3 Reynolds의 법칙 = 298
8.4 Reynolds 운동 방정식 : 난류운동 방정식 = 299
8.5 Reynolds 응력 = 301
8.6 난류강도 = 302
8.7 관내 난류유동 = 302
8.7.1 관마찰 손실 = 302
8.7.2 관내 난류유동 분포-Prandtl-Krmn의 1/7승의 법칙 = 314
8.7.3 관내 전단응력 분포 = 318
연습문제 = 321
9 경계층 이론(Boundary Layer Theory)
9.1 경계층의 개념 = 325
9.2 경계층의 두께 = 326
9.2.1 배제두께 : δ₁ = 326
9.2.2 운동량 두께 : δ₂ = 330
9.2.3 소산 에너지 두께 : δ₃ = 330
9.3 경계층 내의 속도분포 : 벽법칙 = 331
9.4 경계층의 운동 방정식 = 334
9.5 경계층의 적분 운동량 방정식 = 336
9.6 적분 운동량 방정식의 적용 = 340
9.6.1 층류 경계층의 경우 = 340
9.6.2 난류 경계층의 경우 = 346
9.7 압력 기울기의 영향 = 353
9.7.1 박리 유동 = 353
9.7.2 압력항력 = 354
9.7.3 2차원 물체의 형상항력 = 358
9.7.4 3차원 물체의 형상항력 = 362
9.7.5 익형에서의 박리 = 364
연습문제 = 369
10 차원해석과 상사율(Dimensional Analysis and Similarity)
10.1 상사율 = 373
10.2 차원해석 = 376
10.3 Buckingham의 Ⅱ 정리 = 379
10.4 Buckingham Ⅱ 정리의 응용 = 381
10.5 무차원의 수 = 388
10.5.1 Reynolds 수 = 388
10.5.2 Mach 수 = 389
10.5.3 Froude 수 = 389
10.5.4 Euler 수 : 압력계수 = 389
10.5.5 기타 무차원의 수들 = 390
10.6 무차원의 미분 방정식 = 398
10.7 터보기계의 상사율 = 400
연습문제 = 404
11 관로유동(Flow in Conduits)
11.1 곧은 관로유동 = 409
11.2 상당 기울기 = 411
11.3 관로의 병렬과 분기 = 414
11.4 관로 유동에서의 동력 = 419
11.5 유동단면의 변화에 따른 손실 = 422
11.5.1 유동단면이 점진적으로 확대되는 관로 = 422
11.5.2 유동단면이 급확대되는 관로 = 424
11.5.3 유동단면이 급축소되는 관로 = 428
11.5.4 밸브, 콕에 의한 손실 = 430
11.5.5 곡관에 의한 손실 = 431
연습문제 = 440
12 수로유도(Channel Flow)
12.1 개론 = 447
12.2 Ch e ´ zy 식 = 449
12.3 Ch e ´ zy의 계수 = 451
12.3.1 Ch e ´ zy-Manning의 공식 = 451
12.3.2 Ganguillet와 Kutter의 공식 = 451
12.3.3 Bazin의 공식 = 452
12.3.4 지수공식 = 452
12.3.5 Forchheimer의 공식 = 453
12.3.6 Williams-Hazen의 공식 = 453
12.3.7 Manning의 조도 방정식 = 453
12.4 균일층류 수로유동 = 455
12.5 수력 반지름과 수로의 단면 = 456
12.5.1 직사각형 개수로 = 456
12.5.2 사다리꼴 개수로 = 458
12.5.3 원형도관 = 461
12.5.4 비원형 도관 = 463
12.6 불균일 수로유동 = 474
12.7 도수현상 = 476
연습문제 = 483
13 압축성 유동(Compressible Flow)
13.1 개론 = 489
13.2 열역학적 기본 이론 = 490
13.3 음속 = 495
13.4 Mach Cone = 498
13.5 국소 등엔트로피 정체성 = 501
13.5.1 이상기체의 유동에 대한 국소 등엔트로피 정체성 = 501
13.5.2 임계조건 = 509
13.6 1차원 정상유동 = 510
13.6.1 등엔트로피 유동의 기본 방정식 = 510
13.6.2 등엔트로피 유동에서 면적의 변화가 유동에 미치는 영향 = 513
13.6.3 이상기체의 등엔트로피 유동 = 516
13.6.4 절두(截頭)노즐 = 527
13.6.5 마찰이 있는 단면적이 일정한 관 내의 단열유동 = 529
13.6.6 전열(傳熱)이 있는 일정한 단면 관로의 비마찰 유동 = 543
13.6.7 수직충격 = 553
연습문제 = 561
14 유체계측(Fluid Measurements)
14.1 최소자승법의 적용 = 565
14.2 압력들의 관계 = 566
14.3 압력계측 = 567
14.3.1 U-자관 = 567
14.3.2 경사 마노미터 = 568
14.3.3 McLeod 게이지 = 569
14.3.4 Bourdon 압력계 = 570
14.3.5 정압측정 = 570
14.3.6 동압과 전압측정 = 572
14.4 유속측정 = 575
14.4.1 개수로의 유속측정 = 575
14.4.2 관로 유속측정 = 576
14.4.3 기체의 유속측정 = 577
14.5 비압축성 유체의 유량계측 = 580
14.5.1 오리피스와 노즐 = 580
14.5.2 Venturi 미터 = 585
14.5.3 위어 미터 = 589
14.5.4 로터미터 = 592
14.6 압축성 유체의 유량측정 = 599
14.7 점도측정 = 603
14.7.1 Ostwald 점도계 = 603
14.7.2 공업용 점도계 = 604
14.7.3 구(球) 낙하법 = 607
14.7.4 로터리 점도계 = 608
14.8 열선 풍속계 = 611
14.9 레이저-도플러 풍속계 = 614
연습문제 = 616
부록 = 621
찾아보기 = 677