목차
제1장 물의 물리적 성질
1.1 서론 - <B><FONT color ... #0000
1.2 유체 ... 23
1.3 차원과 단위 ... 24
1.3.1 차원 ... 24
1.3.2 단위 ... 26
1) 절대단위계 ... 26
2) 중력단위계 ... 28
1.4 밀도, 단위중량 및 비중 ... 29
1.5 점성 ... 32
1.6 표면장력과 모세관현상 ... 39
1.6.1 액체표면의 곡률과 압력차 ... 40
1.6.2 부착과 접촉각 ... 41
1.6.3 모세관현상 ... 42
1.7 물의 압축성 ... 46
1.7.1 액체의 압축률 ... 47
1.7.2 공기의 압축률 ... 48
1.8 증기압 ... 49
연습문제 ... 51
제2장 정수역학
2.1 정수압 ... 56
2.1.1 정수압의 방향 ... 56
2.1.2 정수압의 강도 ... 57
2.2 대기압 ... 61
2.3 압력의 전달 ... 62
2.3.1 Pascal의 원리 ... 62
2.3.2 수압기의 원리 ... 64
2.4 압력의 측정 ... 66
2.4.1 수압계 ... 66
2.4.2 U자형 액주계 ... 67
2.4.3 시차액주계 ... 69
2.4.4 미차액주계 ... 70
2.5 평면에 작용하는 정수압 ... 74
2.5.1 정수압의 분포 ... 74
2.5.2 수평한 평면에 작용하는 전수압 ... 75
2.5 3 연직평면에 작용하는 전수압 ... 76
2.6 경사면에 작용하는 전수압 ... 80
2.7 곡면에 작용하는 정수압 ... 87
2.8 원관에 작용하는 수압 ... 94
2.9 부력과 부체의 안정 ... 96
2.9.1 부력 ... 96
2.9.2 부체의 안정 ... 99
2.10 상대적 평형 ... 106
2.10.1 액체의 평형조건 ... 106
2.10.2 수평가속도를 받는 액체 ... 107
2.10.3 연직가속도를 받는 액체 ... 111
2.10.4 회전원통 내의 수면 ... 113
연습문제 ... 119
제3장 이상유체의 역학
3.1 흐름의 정의와 개설 ... 132
3.2 기초방정식과 기본원리 ... 138
3.2.1 흐름의 기술법 ... 138
1) Euler의 방법 ... 138
2) Lagrange의 방법 ... 139
3.2.2 유선과 유선방정식 ... 140
1) 유선의 방정식 ... 141
3.2.3 실질 미분과 실질 가속도 ... 142
3.2.4 Euler의 운동방정식 ... 144
3.2.5 Euler의 연속방정식 ... 147
1) 일반 유동에 대한 연속방정식 ... 147
2) 1차원 유동에 대한 연속방정식 ... 150
3.3 유체운동에서의 변형과 변위 ... 152
3.3.1 유체운동의 기본요소 ... 152
3.4 Bernoulli의 정리와 그 응용 ... 157
3.4.1 Bernoulli의 정리 ... 157
1) 운동방정식의 적분에 의한 Bernoulli의 정리의 유도 ... 157
2) 에너지 원리로부터 Bernoulli의 방정식의유도 ... 160
3.4.2 Bernoulli의 정리의 응용 ... 161
1) Torricelli의 정리 ... 162
2) 관의 직경이 변하는 부분의 압력 ... 163
3.5 운동량 보존법칙과 그 응용 ... 165
3.5.1 운동량 보존법칙 ... 165
3.5.2 운동량 보존법칙의 응용 ... 167
1) 평판에 충돌하는 분류 ... 167
2) 관의 곡률부에 작용하는 힘 ... 169
3.6 유함수와 속도 포텐셜 ... 173
3.6.1 유함수 ... 173
1) 유함수의 정의 ... 173
2) 유함수와 유량 ... 174
3) 유함수가 만족하는 미분방정식 - 유함수와 와도 ... 176
3.6.2 속도 포텐셜 ... 178
1) 속도 포텐셜의 정의 ... 178
2) 속도 포텐셜이 만족해야 하는 식 - Laplace의 방정식 ... 178
3) 속도 포텐셜의 운동학적 존재조건 - 비회전류 ... 181
연습문제 ... 183
제4장 점성유체의 역학
4.1 서론 ... 190
4.2 Reynolds의 실험 ... 191
4.3 점성유체의 운동방정식 ... 192
4.3.1 응력 기호 ... 192
4.3.2 Navier-Stokes의 방정식 ... 194
1) 응력성분과 변형속도와의 관계 ... 194
2) Navier-Stokes의 방정식의 유도 ... 195
4.3.3 Reynolds 수 ... 197
4.3.4 Reynolds의 상사법칙 ... 200
4.4 Navier-Stokes의 방정식의 응용 ... 201
4.4.1 평행평판 사이의 정상류 - Couette-Poiseuille의 흐름 ... 202
4.4.2 원관내의 흐름 - Hagen-Poiseuille의 흐름 ... 204
4.4.3 마찰손실계수의 개념의 도입과 그 이점 ... 208
4.4.4 층류 경계층 ... 210
1) 경계층의 개념 ... 210
2) Prandtl의 경계층 방정식 ... 211
4.4.5 평판에 접하는 층류 경계층 방정식의 Blasius의 해 ... 213
1) 경계층 방정식의 엄밀해 ... 213
2) 변위두께 ... 215
3) 운동량 두께 ... 216
4.5 난류의 운동방정식 ... 219
4.5.1 난류의 발생과 Reynolds의 방정식의 유도 ... 219
1) Reynolds 응력 ... 219
2) Reynolds의 방정식 ... 221
4.5.2 Reynolds 응력에 관한 가설 ... 222
1) Boussinesq의 와동점성계수 ... 222
2) Prandtl의 혼합거리 이론 ... 222
3) K<?import namespace ... m ur
4.6 Reynolds의 방정식의 응용 ... 224
4.6.1 매끈한 관수로 ... 224
1) 벽법칙과 속도결손법칙 ... 224
2) 혼합거리 이론에 의한 유속분포 ... 225
3) 매끈한 원형 관수로의 유속분포법칙 ... 227
4) 점성저층의 두께와 보편상수의 의미 ... 227
5) 유속분포의 영역구분 ... 229
4.6.2 원형 관수로의 마찰저항 ... 230
4.6.3 거친 관수로 ... 234
1) 유속분포 ... 234
2) 매끈한 관과 거친 관의 구분 ... 235
3) 거친 관의 마찰저항 ... 237
4.7 난류 경계층 ... 240
4.7.1 평판을 따라 흐르는 난류 경계층 흐름 ... 240
1) 난류로의 천이 ... 240
2) 난류 경계층의 유속분포 - 벽법칙 - ... 242
4.7.2 매끈한 면의 평판에 접한 난류 경계층의 발달과 저항법칙 ... 244
연습문제 ... 247
제5장 차원해석과 <B><FONT color ... #0000
5.1 차원해석의 개설 ... 254
5.2 차원 해석법 ... 255
5.2.1 Rayleigh의 법 ... 255
5.2.2 π정리 ... 257
5.3 <B><FONT color ... #0000
5.3.1 서론 ... 264
5.3.2 모형과 원형의 상사성 ... 265
5.3.3.무차원량의 개념 ... 268
5.3.4 길이의 비로써 표시한 물리량의 비 ... 268
5.4 특별 상사법칙 ... 270
5.4.1 Froude의 상사법칙 ... 270
5.4.2 Reynolds의 상사법칙 ... 272
5.4.3 Weber의 상사법칙 ... 273
5.4.4 Cauchy의 상사법칙 ... 275
5.4.5 각 상사법칙의 적용과 비교 ... 277
5.4.6 중력과 점성력이 동시에 흐름을 지배하는 경우 ... 280
5.4.7 왜곡모형 ... 282
연습문제 ... 285
제6장 관수로
6.1 서론 ... 290
6.2 관수로 내의 흐름과 에너지 관계 ... 291
6.3 평균유속공식과 마찰손실수두 ... 293
1) Kutter의 공식 ... 294
2) Manning의 공식 ... 295
3) Hazen-Williams의 공식 ... 296
6.4 소손실 ... 300
6.4.1 소손실의 개념 ... 300
1) 단면변화 ... 300
2) 만곡 ... 300
3) 부속품 ... 301
6.4.2 단면급확대에 의한 손실수두 ... 301
6.4.3 단면급축소에 의한 손실수두 ... 303
6.4.4 단면점확대에 의한 손실수두 ... 304
6.4.5 단면점축소에 의한 손실수두 ... 306
6.4.6 유선방향의 변화에 의한 손실수두 ... 306
1) 굴절에 의한 손실수두 ... 306
2) 만곡에 의한 손실수두 ... 307
6.4.7 관 내의 장애물에 의한 손실수두 ... 308
6.5 단일 관수로 내의 정상류 ... 310
6.5.1 두 수조를 연결하는 등단면 관수로 ... 310
6.5.2 부등단면 관수로 ... 312
6.5.3 노즐을 붙인 관수로 ... 313
6.6 복합 관수로 ... 320
6.6.1 분기 또는 합류하는 관수로 ... 320
1) 분기 관수로 ... 320
2) 합류 관수로 ... 322
6.6.2 병렬 관수로 ... 323
6.6.3 배수본관 ... 327
6.7 사이폰 ... 330
6.8 관망 ... 334
6.8.1 Hardy-Cross의 방법에 의한 관망계산 ... 334
6.8.2 컴퓨터 프로그램에 의한 관망해석 ... 341
6.9 관수로의 유수에 의한 동력 ... 349
6.9.1 수차 ... 350
6.9.2 양수동력 ... 352
연습문제 ... 356
제7장 개수로의 흐름
7.1 개수로 흐름의 정의와 그 성질 ... 364
7.1.1 개수로의 단면형과 기하학적 요소 ... 364
1) 수심 ... 365
2) 윤변 ... 365
3) 경심 또는 동수반경 ... 365
4) 수리수심 ... 366
5) 한계류 계산을 위한 단면계수 ... 366
7.1.2 등류와 부등류 ... 368
7.1.3 수로단면 내의 압력분포 ... 370
7.2 개수로의 에너지 방정식 ... 372
7.3 개수로의 등류와 평균유속공식 ... 374
7.3.1 등류의 마찰저항 ... 374
7.3.2 개수로의 유속분포 ... 377
1) 단면 내의 유속분포 ... 377
2) 연직방향의 유속분포 ... 378
7.3.3 평균유속공식 ... 378
1) Ch<m:math xmlns ... '"htt
2) Ganguillet-Kutter의 공식 ... 379
3) Bazin의 공식 ... 380
4) Manning의 공식 ... 380
7.4 등류수심의 계산 ... 386
7.4.1 통수능과 단면계수 ... 386
7.4.2 복단면수로의 계산 ... 387
7.4.3 <B><FONT color ... #0000
1) 직사각형 단면수로 ... 390
2) 사다리꼴 단면수로 ... 391
7.4.4 수리특성곡선 ... 392
7.5 상류와 사류 ... 394
7.5.1 비에너지 ... 394
7.5.2 한계수심과 한계유속 ... 396
7.5.3 상류와 사류 ... 399
7.5.4 한계경사 ... 404
7.5.5 수로단면 급변부에서의 수심의 변화 ... 405
1) 수로바닥의 높이가 변화하는 경우 ... 406
2) 수로폭이 변화하는 경우 ... 407
7.5.6 개수로의 운동량 방정식 ... 409
7.5.7 도수 ... 412
7.6 점변류 ... 419
7.6.1 점변류의 기본방정식 ... 419
7.6.2 균일단면수로의 부등류 기본방정식 ... 420
1) 근사적으로 C<m:math xmlns ... '"htt
2) C 대신 Manning의 공식 C＝／n을 사용하는 경우 ... 423
7.7 균일 수로의 수면형 ... 423
7.8 균일수로의 부등류 계산 ... 429
7.9 폭이 변화하는 수로의 부등류 ... 436
7.10 자연하천에서의 수면형 계산 ... 438
7.10.1 수면형 계산의 기본식 ... 438
7.10.2 수치계산법 ... 439
1) 직접축차계산법 ... 439
2) 표준축차계산법 ... 442
7.11 곡선수로의 흐름 ... 445
7.12 사류수로 ... 448
7.12.1 Mach 각 ... 448
7.12.2 굴절수로의 사류 ... 449
7.13 비정상류의 기본방정식 ... 451
7.13.1 운동방정식 ... 452
7.13.2 연속방정식 ... 453
7.14 단파 ... 454
연습문제 ... 457
제8장 흐름의 계측
8.1 측정을 요하는 수리량 ... 462
8.2 측정기구의 종류 ... 463
8.2.1 유체의 물리적 성질을 측정하는 기구 ... 463
8.2.2 수위측정기구 ... 463
8.2.3 압력측정기구 ... 464
8.2.4 속도측정기구 ... 464
8.2.5 유량측정기구 ... 464
8.3 압력과 수심의 측정 ... 465
8.3.1 압력의 측정 ... 465
8.3.2 수위의 측정 ... 466
8.4 유속 측정 ... 467
8.4.1 피토관 ... 468
8.4.2 유속계 ... 469
8.5 관수로의 유량측정 ... 470
8.5.1 오리피스 ... 471
1) 작은 오리피스 ... 471
2) 원형단면의 큰 오리피스 ... 473
3) 오리피스에 의한 배수·급수 시간 ... 475
4) 수중 오리피스 ... 476
5) 관 오리피스 ... 479
6) 단관과 노즐 ... 480
8.5.2 벤츄리미터 ... 485
8.6 개수로의 유량측정 ... 487
8.6.1 예연 직사각형 웨어 ... 488
1) Francis의 공식 ... 489
2) Rehbock의 공식 ... 490
3) 板谷·手島의 공식 ... 490
8.6.2 삼각웨어 ... 491
1) Gourley-Crimp의 공식 ... 492
2) Strickland의 공식 ... 493
3) 沼知·黑川·淵澤의 공식 ... 493
8.6.3 사다리꼴 웨어 ... 494
8.6.4 광정웨어 ... 495
1) 직사각형 단면의 광정웨어 ... 495
2) 사다리꼴 단면의 광정웨어 ... 497
3) 월류댐 ... 499
8.6.5 원룸웨어와 나팔형 웨어 ... 500
1) 원통웨어 ... 500
2) 나팔형 웨어 ... 501
8.7 벤츄리플륨 ... 502
8.8 하천에서의 유량측정 ... 503
8.8.1 관측방법 ... 503
1) 유속·단면적법 ... 504
2) 초음파 측정법 ... 505
3) 유량측정 구조물에 의한 방법 ... 506
4) 약품농도법 ... 506
5) 수위-유량관계곡선에 의한 방법 ... 507
8.9 수문 ... 508
8.9.1 자유유출 ... 508
8.9.2 수중유출 ... 509
8.9.3 댐 수문의 유출 ... 511
연습문제 ... 513
제9장 흐름의 저항
9.1 저항의 개설 ... 518
9.1.1 공동현상 ... 520
9.1.2 d'Alembert의 패러독스 ... 522
9.2 형상저항과 표면저항 ... 523
9.3 평판에 작용하는 표면저항 ... 530
9.4 양력 ... 531
9.5 개수로에 있어서의 저항 ... 532
연습문제 ... 535
제10장 토사의 유송
10.1 서론 ... 538
10.2 유송토사의 성질 ... 539
10.2.1 토사의 혼합특성 ... 539
1) 입경 ... 539
2) 토사입자의 형상 ... 540
3) 입도분포 ... 542
10.2.2 토사의 침강속도 ... 545
1) 구형입자의 침강속도 ... 545
2) 구형이 아닌 입자의 침강속도 ... 550
10.3 토사유송의 형태와 하상형태 ... 552
10.3.1 토사유송의 형태 ... 552
10.3.2 하상의 형태 ... 554
1) 사련 ... 555
2) 사퇴 ... 555
3) 반사퇴 ... 555
4) 사주 ... 556
5) 평탄하상 ... 557
6) 천이하상 ... 557
10.4 한계소류력 ... 558
10.4.1 소류력 ... 558
10.4.2 한계소류력 ... 560
1) 균일입경인 경우의 한계소류력 ... 561
2) 혼합입경인 경우의 한계소류력 ... 565
10.5 소류사량 ... 570
10.5.1 du Boys의 식 ... 571
10.5.2 Einstein의 식 ... 573
1) 균일입경인 경우 ... 573
2) 혼합입경인 경우 ... 574
10.5.3 Meyer Peter-M<m:math xmlns ... '"htt
10.5.4 篠原·椿(Shinohara·Tsubaki)의 식 ... 578
10.5.5 Kalinske-Brown의 식 ... 579
10.5.6 佐藤·吉川·芦田(Sato·Kikkawa·Ashida)의 식 ... 580
10.5.7 각 소류사량식의 비교 ... 582
10.6 부유사량 ... 587
10.6.1 부유사에 관한 기본적 사항 ... 587
1) 부유사량을 구하는 기본식 ... 587
2) 부유사의 농도 ... 588
10.6.2 부유사의 농도분포식 ... 589
1) Rouse의 농도분포식 ... 590
2) Lane-Kalinske의 농도분포식 ... 591
10.6.3 부유사량의 계산식 ... 592
1) Lane-Kalinske의 식 ... 592
2) Einstein의 식 ... 594
10.6.4 기준점 농도 ... 596
1) Lane-Kalinske의 식 ... 597
2) Einstein의 식 ... 597
10.7 전유사량 ... 600
1) Einstein의 식 ... 601
2) 수정 Einstein의 법 ... 601
연습문제 ... 607
제11장 지하수
11.1 서론 ... 612
11.2 지하수의 존재형태 ... 613
11.2.1 흙과 물의 상호관계 ... 613
11.2.2 지하수의 연직분포 ... 615
1) 통기대 ... 616
2) 포화대 ... 617
11.3 대수층의 분류 ... 619
11.4 지하수 운동의 기본방정식 ... 621
11.4.1 Darcy의 법칙 ... 621
11.4.2 투수계수 ... 623
1) Hazen의 식 ... 624
2) Kozeny의 식 ... 625
3) Zunker의 식 ... 625
4) Slichter의 식 ... 625
11.4.3 투수계수의 결정법 ... 626
1) 실험실 내에서의 측정법 ... 626
2) 현장에서의 측정법 ... 630
11.4.4 Darcy 법칙의 확장 ... 630
11.5 정상 1차원 지하수 흐름 ... 631
11.5.1 피압 대수층 내의 흐름 ... 632
11.5.2 비피압 대수층 내의 흐름 ... 634
11.6 정상 우물의 수리 ... 640
11.6.1 피압 대수층 내의 우물 ... 640
11.6.2 비피압 대수층 내의 우물 ... 643
11.7 비정상 우물의 수리 ... 648
11.7.1 Theis의 방법 ... 650
11.7.2 Jacob의 방법 ... 654
11.7.3 Theis의 수위회복법 ... 656
11.8 최근의 지하수 문제의 연구동향과 기술 ... 658
연습문제 ... 661
참고문헌 ... 663
찾아보기 ... 665
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