이 책의 목적은 실제로 현장 엔지니어를 위해서나 연구원의 연구의 참고용으로 사용되기보다는 학부 고학년이나 대학원에서 점성유체역학 교재로 사용할 수 있도록 준비하였다. 우리 주변에서 매일 접하게 되는 점성유체 유동현상에서 대표적인 유동문제를 선택하여 수치해 방법(Computational Methods)이 아닌 여러 해석적 방법(Analytical Methods)들을 소개함과 동시에 해의 깊은 물리적 의미의 이해를 강조하고 있다. 이미 공부한 공학수학, 상미분방정식, 편미분방정식 그리고 복소함수론 등의 응용을 통하여 수학이 실제 유동문제 해결에 어떻게 이용되는가를 제시함으로써 문제해결의 합리적인 해석적 능력을 갖추도록 함이 이 책의 궁극적인 목적이다.
유체역학 분야는 특성상 워낙 넓기 때문에 전 분야를 하나의 책으로 묶어 다루기는 불가능하다. 그래서 예를 들면 유체유동을 속도에 따라 아음속, 초음속과 극초음속으로 나누어 기술하거나 또는 비점성, 점성유동 등으로 나누어 따로 따로 기술하는 이유가 여기에 있다. 이 책은 유체의 여러 특성적 성질 중에서 점성효과를 이론적으로 다루고 있다.

이 책은 한 학기에 다 가르칠 수는 없고 두 학기로 나누어 가르치는 것을 원칙으로 하고 있으며 교수에 따라 내용을 취사선택하여야 한다. 예를 들면 학부 1,2학년에서 기초적인 유체역학을 수강한 학생들을 대상으로는 1장, 2장에서는 꼭 필요한 부분을 제외하고는 학생들의 읽기숙제(reading assignment)로 넘기는 것이 바람직하며, 3장에서는 Navier-Stokes 방정식과 에너지 방정식을 유도하는 선에서 가르치고 나머지는 학생들의 읽기숙제로 돌리는 것이 한 방법일 수 있다. 그리고 강의의 범위를 9장의 2차원 정상 경계층해까지로 제한하는 것을 권하고 싶고 나머지 장들은 대학원에서 취급하는 것이 바람직하다. 그러나 교수님에 따라서는 얼마든지 장과 절들을 적절하게 취사선택할 수 있다. 그리고 대학원 학생들을 대상으로는 8장의 2차원 경계층유동을 간단히 복습하고 10장의 3차원 경계층,11장의 비압축성 열경계층, 12장의 압축성유동, 13장의 비정상경계층을 강의하고 시간이 남으면 13장의 난류유동을 선택할 수 있다. 본 책으로부터 부족한 내용에 대하여는 본 책의 참고문헌이나 기타 기존의 책들로부터 더 자세히 보충할 수 있다. 본 책으로 만족 못하는 학생들이나 교수님들을 위하여 참고문헌 중에서 Batchelor교수 저 Introduction to Fluid Mechanics와 Schlichting 교수의 Boundary Layer Theory를 꼭 추천하고 싶다.

이 책에서 어쩔 수 없이 제외된 내용에 대하여는 저자의 실력이 따라가지 못하는 점도 있고 다른 한편으로는 이런 저런 내용을 다 포함시키면서 범하게 되는 과욕을 제한하고자 함이다.
그리고 14장은 인천대학교 기계공학과의 김현진 교수의 직접적인 도움으로 이루어졌으며 감사를 표하는 바이다.

그리고 상당한 양의 원고를 잘 정리하여 준 서울대학교 기계항공공학부 공력시뮬레이션 연구실의 대학원생들에게 깊은 감사를 표하고자 한다. 그리고 이 책을 집필하는 데 필요한 일부 재정적 도움을 준 신양문화재단에 감사드립니다.
끝으로 이 책을 출판하는 데 물심양면으로 도와주신 박영사 여러 분과 사장님에게 깊은 감사를 드립니다.

2006. 6.
관악산 풍동실험실 연구실에서 노 오 현

1963 서울대학교 공과대학 공학사
1968 미국 Tufts University 대학원 공학석사
1972 미국 New York University 대학원 공학박사
1974-2005 서울대학교 기계항공공학부 조교수, 부교수, 교수
1992-1993 한국항공우주학회 회장
1997-현재 International Journal COMPUTERS and FLUIDS 편집고문
2003-현재 AIAA Associate Fellow
2005-현재 서울대학교 명예교수
2001-현재 대한민국 학술원 회원

제1장 점성유체의 개념
1.1 실제유체와 이상유체 1
1.2 고전열역학 4
1.3 유체의 전달계수 11

제2장 유동장의 운동학
2.1 유동장의 기술방식 21
2.2 유 동 선 25
2.3 물질도함수: 운동에 따른 미분 31
2.4 Reynolds 전달정리 33
2.5 회전과 변형 37

제3장 압축성 점성유동의 기본방정식
3.1 유체유동모델 49
3.2 연속방정식 52
3.3 운동량방정식: Navier-Stokes 방정식 56
3.4 회전좌표계에 대한 운동량방정식 71
3.5 Newtonian 유체의 구성식 72
3.6 Navier-Stokes 방정식 76
3.7 에너지방정식 77
3.8 압축성 점성유동에 대한 경계조건 88
3.9 특정좌표계에 대한 기본방정식 93

제4장 Navier-Stokes 방정식의 일반성질
4.1 동적 상사 103
4.2 Navier-Stokes 방정식과 퍼텐셜유동 109
4.3 와도전달방정식 110
4.4 매우 작은 Reynolds수에 대한 경우: 118
4.5 매우 큰 Reynolds수 유동의 경우: 119

제5장 비압축성 Navier-Stokes 방정식의 엄밀해 문제
5.1 관성항이 영이 되는 경우: 선형방정식 121
5.2 관성항이 존재하는 경우의 유동문제: 비선형방정식 156

제6장 저 Reynolds 수 유동
6.1 서 론 177
6.2 저 Reynolds 수 유동의 지배방정식 178

제7장 2차원 층류경계층
7.1 서론: 와도의 source로서의 고체 경계면과 경계층 개념 201
7.2 경계층방정식의 유도 211
7.3 경계층 성질 218
7.4 경계층 박리 221
7.5 평판 주위의 경계층유동 230

제8장 경계층방정식의 일반성질
8.1 상사해문제: Falkner-Skan 쐐기 유동 241
8.2 경계층방정식의 변환: Von Mises 변환 249
8.3 운동량적분식 및 에너지적분식 251

제9장 2차원 정상 경계층방정식의 해
9.1 상사해문제의 엄밀해 257
9.2 비상사해문제 263
9.3 근사방법 및 근사해 275

제10장 3차원 경계층
10.1 3차원 유동 특징 293
10.2 비압축성 3차원 경계층 방정식 295
10.3 회전하는 물체 또는 유체 305
10.4 편향각을 갖는 원주형 물체의 경계층 314
10.5 회전대칭인 경우 322
10.6 원형층류제트 334
10.7 3차원 흐름박리 341

제11장 비압축성 유동의 열경계층
11.1 열전달에 있어서의 상사이론 343
11.2 강제대류문제 357
11.3 열경계층 364
11.4 강제유동에 있어서의 열경계층 377
11.5 쐐기유동의 열전달 391
11.6 일반적 물체의 열전달 395
11.7 자연유동: 자연대류 유동에서 열경계층 397

제12장 압축성 유동
12.1 압축성 유동에서 Navier-Stokes 방정식의 무차원화된 형태와 주요 상사 변수 405
12.2 엄 밀 해 409
12.3 경계층 방정식 418
12.4 에너지 방정식의 특별해: 온도와 속도와의 관계식 423
12.5 상사해 유동: Lees-Dorodnitsyn 변환 430
12.6 평판문제 442
12.7 정체점 부근의 유동문제 465
12.8 비상사 압축성 유동 475

제13장 비정상 경계층
13.1 비정상 경계층 방정식 477
13.2 갑작스런 운동에 의한 경계층유동 480
13.3 주기적인 경계층 유동 493

제14장 난 류 유 동
14.1 Reynolds 평균방정식 502
14.2 난류에너지 방정식 509
14.3 난류내부유동 515
14.4 속도분포 522
14.5 지수속도 및 마찰계수 532
14.6 외부유동의 난류경계층 537

연습문제 547
참고문헌 561
찾아보기 563