[중고샵] 공기역학의 기초 | 조태환

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공기역학의 기초

조태환, 변영환, 이경태, 정용수 저 | 텍스트북스 | 2025년 02월 20일

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발행일	2025년 02월 20일
쪽수, 무게, 크기	856쪽

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옮긴이 머리말 iii 항공학 및 항공우주공학 McGraw-HILL 시리즈 v 지은이 소개 vii 제7판 머리말 ix 제1부 기본 원리 제1장 공기역학: 주요 입문적 사고 3 1.1 공기역학의 중요성: 역사적 예 5 1.2 공기역학: 그 분류와 실용적 목표 9 1.3 1장의 이정표 11 1.4 기본적인 공기역학적 변수들 11 1.4.1 단위 14 1.5 공기역학적 힘과 모멘트 15 1.6 압력 중심 24 1.7 차원해석: Buckingham 파이 정리 26 1.8 유동의 유사성 31 1.9 유체 정역학: 부력 40 1.10 유동의 유형 46 1.11 점성 유동: 경계층 개론 501.12 응용 공기역학: 공력 계수?그 크기와 변화 56 1.13 역사적 고찰: 압력 중심에 대한 착시 65 1.14 역사적 고찰: 공력 계수 68 1.15 요약 71 1.16 통 합 문제 도전: 익형에서 전진-축방향 공기력이 발생할 수 있는가?만약 그렇다면 어떻게? 72 1.17 연습문제 74 제2장 공기역학: 기본 원리와 지배 방정식 2.1 개요와 이정표 80 2.2 벡터 관계식에 대한 복습 80 2.3 유체 운동 모델: 검사 체적과 유체 요소 90 2.4 연속 방정식 95 2.5 운동량 방정식 99 2.6 운 동량 방정식의 응용: 2차원 형상 물체에 작용하는 항력 103 2.7 에너지 방정식 110 2.8 중간 요약 113 2.9 실체적 도함수 114 2.10 실체적 도함수로 표시한 기본 방정식 119 2.11 유동의 경로선, 유선, 그리고 유맥선 120 2.12 각속도, 와도, 그리고 변형도 124 2.13 순환 131 2.14 유선 함수 13 2.15 속도 퍼텐셜 136 2.16 유선 함수와 속도 퍼텐셜 사이의 관계 139 2.17 방정식을 어떻게 풀 수 있는가? 140 2.18 요약 146 2.19 연습문제 149 제2부 비점성, 비압축성 유동 제3장 비점성, 비압축성 유동의 기초 3.1 개요와 이정표 156 3.2 Bernoulli 방정식 158 3.3 도관 내 비압축성 유동: 벤투리와 저속 풍동 161 3.4 피토관: 공기 속도의 측정 170 3.5 압력 계수 176 3.6 비압축성 유동을 위한 속도의 조건 179 3.7 비 회전성, 비압축성 유동에 대한 지배 방정식: LAPLACE 방정식 179 3.8 중간 요약 183 3.9 균일 유동: 첫 번째 기본 유동 183 3.10 용출 유동: 두 번째 기본 유동 185 3.11 균일 유동의 용출과 용입 조합 188 3.12 더블릿 유동: 세 번째 기본 유동 190 3.13 원형 실린더 주위의 비양력 유동 192 3.14 와류 유동: 네 번째 기본 유동 198 3.15 실린더 주위의 양력 유동 201 3.16 Kutta-Joukowski 정리와 양력의 발생 211 3.17 임 의 형상 물체 주위의 비양력 유동: 수치적 용출 패널 기법 212 3.18 응 용 공기역학: 원형 실린더 주위의 유동 ? 실제의 경우 219 3.19 역 사적 고찰: Bernoulli와 Euler ? 이론 유체역학의 기원 225 3.20 역사적 고찰: d’Alembert와 그의 역설 228 3.21 요약 229 3.22 통 합 문제 도전: 공기역학적 항력과 유동장 내에서의 전압력 손실 사이의 관계 231 3.23 통합 문제 도전: 아음속 풍동의 개념 설계 233 3.24 연습문제 237 제4장 익형 주위의 비압축성 유동 4.1 개요 241 4.2 익형의 명명법 242 4.3 익형의 특성 244 4.4 익 형 주위 저속 유동에 대한 이론적 해의 철학: 와류면 248 4.5 Kutta 조건 251 4.6 Kelvin 순환 정리 및 시작 와류 254 4.7 고전적인 얇은 익형 이론: 대칭형 익형 257 4.8 캠버가 있는 익형 264 4.9 공력 중심: 추가적인 고려 270 4.10 임 의 형상 물체 주위의 양력 유동: 와류 패널 수치해석법 274 4.11 현대의 저속 익형들 278 4.12 점성 유동: 익형의 항력 281 4.13 응 용 공기역학: 익형 주위의 유동 ? 실제의 경우 293 4.14 역 사적 고찰: 초기 항공기 설계와 익형 두께의 역할 301 4.15 역 사적 고찰: Kutta, Joukowski, 그리고 양력의 순환 이론 304 4.16 요약 305 4.17 통 합 문제 도전: 아음속 풍동 안에서 수행된 측정값에 대한 벽면의 영향 307 4.18 연습문제 310 제5장 유한날개에서의 비압축성 유동 5.1 개요: 내리씻음과 유도 항력 314 5.2 와류 필라멘트, Biot-Savart 법칙, 그리고 Helmholtz 정리 320 5.3 Prandtl의 고전적 양력선 이론 322 5.4 비선형 양력선 기법의 수치해석 343 5.5 양력면 이론과 와류 격자 수치기법 346 5.6 응용 공기역학: 삼각익 351 5.7 역 사적 고찰: Lanchester와 Prandtl? 유한날개 이론의 초기 개발 358 5.8 역사적 고찰: Prandtl?그 인물 362 5.9 요약 364 5.10 연습문제 365 제6장 3차원 비압축성 유동 6.1 개요 367 6.2 3차원 용출 368 6.3 3차원 더블릿 369 6.4 구 주위의 유동 371 6.5 일반적인 3차원 유동: 패널 기법 373 6.6 응용 공기역학: 구 주위의 유동?실제의 경우 374 6.7 응용 공기역학: 비행기의 양력과 항력 376 6.8 요약 384 6.9 연습문제 385 제3부 비점성, 압축성 유동 제7장 압축성 유동: 준비단계적 관점 7.1 개요 390 7.2 간략한 열역학 복습 391 7.3 압축성의 정의 400 7.4 비점성, 압축성 유동의 지배 방정식 401 7.5 정체 조건의 정의 403 7.6 초음속 유동의 관점: 충격파 407 7.7 요약 409 7.8 연습문제 412 제8장 수직 충격파와 관련된 주제 8.1 개요 416 8.2 기본적인 수직 충격파 방정식 417 8.3 음속 420 8.4 에너지 방정식의 특별한 형태들 427 8.5 유동이 언제 압축성 성질을 가질까? 432 8.6 수직 충격파 상태량들의 계산 434 8.7 압축성 유동의 속도 측정 447 8.8 요약 450 8.9 연습문제 453 제9장 경사 충격파와 팽창파 9.1 개요 456 9.2 경사 충격파 관계식 460 9.3 쐐기와 원추를 지나는 초음속 유동 470 9.4 충격파의 상호작용과 반사 473 9.5 무딘 물체 앞에서의 이탈 충격파 476 9.6 Prandtl-Meyer 팽창파 479 9.7 충격-팽창 이론: 초음속 익형에 적용 488 9.8 양력 계수과 항력 계수에 관한 언급 490 9.9 X-15 항공기와 그 쐐기형 꼬리날개 491 9.10 점성 유동: 충격파/경계층 상호작용 494 9.11 역사적 고찰: ERNST MACH ― 약력 495 9.12 요약 497 9.13 통 합 문제 도전: 초음속 조파 항력과 엔트로피 증가의 관계 ― 관계가 있을까? 498 9.14 통합 문제 도전: 충격파 폭음 500 9.15 연습문제 502 제10장 노즐, 디퓨저, 풍동에서의 압축성 유동 10.1 개요 510 10.2 준1차원 유동의 지배 방정식 512 10.3 노즐 유동 517 10.4 디퓨저 528 10.5 초음속 풍동 529 10.6 점 성 유동: 노즐 내부의 충격파/경계층 상호작용 533 10.7 요약 535 10.8 통합 문제 도전: 초음속 풍동의 개념 설계 536 10.9 연습문제 542 제11장 익형 주위의 아음속 압축성 유동: 선형 이론 11.1 개요 546 11.2 속도 퍼텐셜 방정식 547 11.3 선형화된 속도 퍼텐셜 방정식 549 11.4 Prandtl-Glauert 압축성 보정 553 11.5 개선된 압축성 보정 557 11.6 임계 마하수 558 11.7 항력발산 마하수: 소리장벽 564 11.8 면적 법칙 569 11.9 초임계 익형 571 11.10 CFD 적용: 천음속 익형과 날개 572 11.11 응용 공기역학: 날개-동체 혼합형 575 11.12 역사적 고찰: 고속 익형-초기 연구와 개발 580 11.13 역사적 고찰: 후퇴익 개념의 기원 582 11.14 역 사적 고찰: Richard T. Whitcomb ? 면적 법칙과 초임계 날개의개발자 587 11.15 요약 589 11.16 통 합 문제 도전: 날개-유동 방법에 의한 천음속 시험 590 11.17 연습문제 593 제12장 선형화된 초음속 유동 12.1 개요 598 12.2 선형화된 초음속 압력 계수식의 유도 598 12.3 초음속 익형에의 적용 600 12.4 점성 유동: 초음속 익형의 항력 606 12.5 요약 608 12.6 연습문제 608 제13장 비선형 초음속 유동에 대한 수치기법 입문 13.1 개요: 전산유체역학 이론 612 13.2 특성 곡선법의 원리 613 13.3 초음속 노즐 설계 619 13.4 유한차분법의 원리 621 13.5 시간 종속 기법: 초음속 무딘 물체에 대한 적용 626 13.6 원추 주위의 유동 630 13.7 요약 639 13.8 연습문제 640 제14장 극초음속 유동의 기초 14.1 개요 642 14.2 극초음속 유동의 정성적 관점 643 14.3 Newton 이론 645 14.4 극 초음속에서 날개의 양력과 항력: 받음각을 가진 평판에 대한 Newton의 결과 648 14.5 Newton 이론에서 극초음속 충격파 관계와 다른 시각 656 14.6 마하수 독립성 659 14.7 극초음속과 전산유체역학 660 14.8 극초음속 점성 유동: 공력 가열 662 14.9 응 용 극초음속 공기역학: 극초음속 웨이브라 이더 668 14.10 요약 677 14.11 연습문제 678 제4부 점성 유동 제15장 점성 유동의 기본 원리와 방정식에 대한 개론 15.1 개요 682 15.2 점성 유동의 정성적 특징 683 15.3 점성과 열전도 688 15.4 Navier-Stokes 방정식 692 15.5 점성 유동 에너지 방정식 695 15.6 상사변수 698 15.7 점성 유동의 해: 예비적 토론 700 15.8 요약 703 15.9 연습문제 704 제16장 특정 경우: Couette 유동 16.1 개요 706 16.2 Couette 유동: 일반론 706 16.3 일정한 성질을 갖는 비압축성 Couette 유동 709 16.4 압축성 Couette 유동 722 16.5 요약 733 제17장 경계층 개론 17.1 개요 736 17.2 경계층의 성질 737 17.3 경계층 방정식 742 17.4 경계층 방정식을 어떻게 풀 수 있는가? 745 17.5 요약 745 제18장 층류 경계층 18.1 개요 748 18.2 평판 위의 비압축성 유동: Blasius 해 748 18.3 평판 위 압축성 유동 753 18.4 기준 온도법 762 18.5 정체점 공력 가열 766 18.6 임 의 형상을 한 물체 주변의 경계층: 유한차분 해 770 18.7 요약 774 18.8 연습문제 775 제19장 난류 경계층 19.1 개요 778 19.2 평판 위 난류 경계층에 대한 계산결과 778 19.3 난류 모델링 782 19.4 최종 논평 784 19.5 요약 785 19.6 연습문제 785 제20장 Navier-Stokes 방정식의 해: 예제 20.1 개요 788 20.2 접근 방법 788 20.3 몇몇 예제의 수치해 788 20.4 표면마찰 항력 예측의 정확도와 연관된 쟁점 796 20.5 요약 798 부록 A 등엔트로피 유동 성질 799 부록 B 수직 충격파 성질 805 부록 C Prandtl-Meyer 함수와 마하각 809 부록 D 표준 대기표, SI 단위계 811 부록 E 표준 대기표, 영국 공학 단위계 821 ? 참고문헌 829 ? 찾아보기 83

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저 : John D. Anderson

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1937년 10월 펜실베니아주 랭커스터에서 태어났다. 1959년 Florida 대학 항공공학과를 우등으로 졸업하여 학사학위를 받았다. 1959년에서 1962년 까지 라이트 패터슨 공군기지 내 항공우주 연구실험실(Aerospace Research Laboratory) 에서 과학장교로 근무한 바 있으며, 1962년부터 1966년까지 미 과학재단(National Sci ence Foundation)과 미 항공우주국(N... 1937년 10월 펜실베니아주 랭커스터에서 태어났다. 1959년 Florida 대학 항공공학과를 우등으로 졸업하여 학사학위를 받았다. 1959년에서 1962년 까지 라이트 패터슨 공군기지 내 항공우주 연구실험실(Aerospace Research Laboratory) 에서 과학장교로 근무한 바 있으며, 1962년부터 1966년까지 미 과학재단(National Sci ence Foundation)과 미 항공우주국(NASA) 특별 장학금 지원하에 Ohio 주립대학에서 항 공우주공학으로 박사학위를 취득했다. 1966년 미 해군 병기실험실(U.S. Naval Ordnance Laboratory)에 극초음속 연구팀 팀장으로 합류했다. 1973년 Maryland 주립대학의 항공 우주공학과 학과장으로 취임하여, 1980년까지 동 대학 항공우주공학과 교수로 재직했다. 1982년 동 대학은 그를 최우수 연구/강의 교수로 선정했으며, 1986~1987년 안식년 기간 동안 스미소니언 항공우주 박물관의 찰스 린드버그 의장직을 수행했다. 일주일에 하루씩 항공우주 박물관에 출근해 공기역학 분야 특별자 문역을 수행하면서 공기역학의 역사에 대한 연구와 저술활동을 계속했다. 항공우주공학 분야 교수로서의 역할 외에도, 1993년 에는 과학 역사/철학 위원회 정교수 회원에 취임했으며, 1996년에는 Maryland 주립대학 역사학과의 제휴 회원으로 활동하기도 했다. 1996년 항공우주공학 교육 분야에서 Glenn L. Martin 최우수 교수상을 수상했고, 1999년 Maryland 주립대학 은퇴 후 명예교수가 되 었다. 현재 스미소니언 항공우주 박물관의 공기역학 분야 큐레이터로 활동하고 있다. Anderson 박사는 다음 11권의 서적을 집필했다. 1976년 Academic Press사 출판 〈기체 역학 레이저 개론(Gasdynamic Lasers: An Introduction)〉, 1978년 McGraw-Hill 사에서 초판 발간 후 1984, 1989, 2000, 2005, 2008, 2012, 2016년 신판을 계속 발간 한 바 있는 〈비행원리 개론(Introduction to Flight)〉, 〈현대 압축성 유동(Modern Com pressible Flow)〉(1982, 1990, 2003년 발간), 〈공기역학의 기초(Fundamentals of Aero dynamics)〉(1984, 1991, 2001, 2007, 2011년 발간), 1989년 발간 〈극초음속 고온 유동 기체역학(Hypersonic and High Temperature Gas Dynamics)〉, 1995년 발간 〈전산유 체역학: 기초와 응용(Computational Fluid Dynamics: The Basics with Applications)〉, 1999년 발간 〈항공기 성능과 설계(Aircraft Performance and Design)〉, Cambridge 대 학 출판사에서 1997년 양장본으로 그리고 1998년 문고본으로 발간한 〈공기역학의 역사 가 비행기계에 미친 영향(A History of Aerodynamics and Its Impact on Flying Ma chines)〉, 미국 항공우주학회에서 2003년 발행한 〈항공기: 기술발달의 역사(A Airplane: A History of Its Technology)〉, 2004년 Johns Hopkins 대학 출판사 발간 〈비행의 발명 (Inventing Flight)〉, 그리고 2014년 Zenith 출판사와 Smithsonian Institution에서 공동 발간하였고, Richard Passman과 공동 집필한 등이다. 아울러 그는 복사 기체역학, 재진입 고온 공 기역학, 기체역학 및 화학 레이저, 전산유체역학, 응용 공기역학, 극초음속 유동 및 항공 학 역사 분야에 걸쳐 120편이 넘는 연구논문을 발표했다. Anderson 박사는 미국공학한 림원(National Academy of Engineering)의 회원이며, 에 소개 된 인물 중 한 사람이기도 하다. 그는 미국 항공우주학회(AIAA) 명예 특별회원이며, 영 국 런던 소재 영국 항공학회(Royal Aeronautical Society)의 특별회원이다. 미국 공학교 육학회(The American Society for Engineering Education), 과학사학회(The History of Science Society), 기술사 학회(The Society for the History of Technology)의 타우 베타 파이(Tau Beta Phi), 시그마 타우(Sigma Tau), 파이 카파 파이(Phi Kappa Phi), 파이 에 타 시그마(Phi Eta Sigma) 회원이기도 하다. 1988년 미국 항공우주학회 교육 부분 부회 장에 선출되었으며, 1989년에는 항공우주공학 교육 분야에 기여한 공로로 미국 공학교육 학회와 항공우주학회 공동으로 수여하는 John Leland Atwood 상을 수상했다. 1995년에 는 ‘명료한 설명과 역사적 배경 소개로 전 세계 항공우주공학 학부와 대학원 교재로 널리 사용되는 그의 저술을 치하하는’ 의미에서 미국 항공우주학회는 그에게 AIAA 항공우주 저술 본상(Plenary Aerospace Literature Award)을 수여했다. 1996년에는 AIAA 출판부 문 부회장에 선출되었다. 그는 최근 우주학 분야에서 AIAA로부터 2000 von Karman 강 좌기금을 받았다. Anderson 박사는 1987년부터 현재까지 항공학 및 우주학 분야 McGraw-Hill 시리즈 출판 관련 선임 편집자문을 역임하고 있다

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저 : Christopher P. Cadou

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1989년 Cornell 대학에서 기계공학 학사(BS)와 역사학 학사 (BA) 학위를 받았으며, 이후 University of California Los Angeles (UCLA)에서 대학 원 과정을 밟으며 레이저 유도 형광 이미지 기법을 사용하여 유체역학과 음향 가진에 의 한 화염을 연구했다. Cadou 박사는 1996년에 박사학위를 받고 California 공과대학교에 서 박사후 연구원으로 활동하며 시간분해 ... 1989년 Cornell 대학에서 기계공학 학사(BS)와 역사학 학사 (BA) 학위를 받았으며, 이후 University of California Los Angeles (UCLA)에서 대학 원 과정을 밟으며 레이저 유도 형광 이미지 기법을 사용하여 유체역학과 음향 가진에 의 한 화염을 연구했다. Cadou 박사는 1996년에 박사학위를 받고 California 공과대학교에 서 박사후 연구원으로 활동하며 시간분해 Schlieren 가시화 기법을 이용하여 스크램제트 엔진의 입구 비시동에 관련된 경계층 불안정성에 관한 연구하고, UCLA에서 공기흡입식 추진기관에 관한 강의를 했다. 이 시기는 그가 연구와 교육을 모두 좋아한다는 것을 깨달 은 중요한 시기였다. 2년 후, 그는 Massachusetts 공과대학교(MIT)에서 박사후 연구원직 을 맡아 컴퓨터 칩 제조기술을 이용해 제작되는 작은 가스터빈 엔진의 연소기와 터빈을 개발하는 일을 도왔다. 그러나, 그는 여전히 교육에 대한 관심을 가지고 있었고, 2000년 에 MIT를 떠나 Maryland 주립대학교 항공우주공학과에 조교수로 합류했다. 그는 1,000 명 이상의 학생들에게 대학원 및 학부 수준에서 압축성 유동을 가르쳐왔고, 마이크로 규 모 에너지 변환 시스템에 관한 책 한 권을 저술했으며, 마이크로 규모 연소, 초음속 필름 냉각, 레이저 검사, 스마트 소재 기반의 구동기, 하이브리드 터빈/연료전지 에너지 변환 시스템 분야에서 100편 이상의 학술 논문을 게재하였다. 그는 미국기계공학회(American Society of Mechanical Engineers)의 특별회원이자 미국항공우주학회(American Insti tute of Aeronautics and Astronautics)의 준특별회원이다

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역 : 조태환

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경상국립대학교 항공우주및소프트웨어공학부 경상국립대학교 항공우주및소프트웨어공학부

역 : 변영환

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건국대학교 항공우주모빌리티공학과 건국대학교 항공우주모빌리티공학과

역 : 이경태

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세종대학교 항공우주공학과 세종대학교 항공우주공학과

역 : 정용수

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부산대학교 항공우주공학과 부산대학교 항공우주공학과

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