유체와 유체역학의 정의

유체와 유체역학의 정의


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유체 란?$(a)$ 액체와 기체를 합쳐서 부르는 말$(b)$ 정지상태에서는 수직 응력이 작용하고, 유동 상태에서는 전단력이 미치면 연속적으로 변형이 일어나서 흐르는 물질1

정의라고는 하나 그렇게 엄밀한 것은 아니다. 하지만 엄밀한 정의를 들이밀지 않아도 우리는 유체가 무엇인지 안다. 그거면 충분하다. 유체가 가지는 일반적인 성질로 유동성과 점성이 있다. 유동성은 말 그대로 흐르는 성질이고, 점성은 전단 응력 및 유체 마찰에 대한 저항을 특성화 시키는 속성2이다. 유체역학 이란 유체의 운동을 다루는 학문이다. 유체역학은 유체의 상태에 따라 다시 두 가지로 나뉜다. 정지한 유체의 운동을 다루는 유체정역학 과 운동하는(흐르는)유체의 운동을 다루는 유체동역학 이 있다. 미분방정식의 끝판왕이자 밀레니엄 문제 중 하나인 ‘나비에-스토크스 방정식의 해의 존재와 매끄러움’의 주인공인 나비에-스토크스 방정식이 바로 유체역학에서 등장한다. $$ \frac{ \partial \mathbf{u}}{ \partial t}+\left( \mathbf{u} \cdot \nabla \right)\mathbf{u}=\mathbf{f}-\frac{1}{\rho}\nabla p + \nu \nabla ^{2}\mathbf{u} $$ 여기서 $\mathbf{u}$는 유체의 속도, $\mathbf{f}$는 단위 체적당 걸리는 외력, $\rho$는 밀도, $p$는 압력, $\nu$는 점성 계수를 의미한다.


  1. 이해평. (2019). 유체역학: p3. ↩︎

  2. Elger. 유체역학(제11판): p43. ↩︎

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