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爱吱声»广场 › 研究生院 › 铁马阆苑 › 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力
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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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潮起潮落

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楼主
发表于 2013-2-4 13:03:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑 - M; r0 s+ v9 S8 b
) L% k" f! J  z: m0 G9 K: H
潜艇在水面航行，会掀起航行波，航行波会产生兴波阻力。兴波阻力与潜艇的航速有关，也与艇型设计有关。航速越快，航行波越大，兴波阻力也就越大；但艇型设计不同，在同等航速下，不同型号的潜艇，其兴波阻力也会有所不同。这个，看其掀起的航行波大小，就可一目了然。0 p* L2 D# ?% W3 i* ^! k4 _* J
2 p" y: D1 e5 G  j8 T
就兴波阻力看，总体感觉，苏联核潜艇虽然建造工艺显得粗糙，但瑕不掩瑜，其艇型设计还是比较考究的，兴波阻力要小于美国核潜艇。! @/ p* n+ k3 C0 G4 J" b" i( g

: n/ N' I3 y. Y* p5 I$ x3 A! B, N- G下面发一组照片对比一下：4 ^( u( _8 K* S* m0 b+ O& W

, y6 W# D) V8 {# s7 D1 L" p1、        低速航行7 t, V* l6 I/ ~
) ~; b% H8 I  d2 F1 J1 H' S  ]9 b
9 \: ~  A% m, V
BATON ROUGE号% d$ ?, }; k9 a+ ^( B

6 r6 H) \7 x! y1 ^/ {$ j
' d# X4 [8 O5 O6 iV-2级3 g% A$ M9 S9 Z% w4 {
; L. ~4 N4 p* M" T% p; P
上图为美国洛杉矶级核潜艇“BATON ROUGE”号。附带一说：该艇后来在摩尔曼斯克附近海域执行间谍侦察任务时，被俄塞拉级核潜艇K-276号撞残了。大概修了两年吧（懒得查了）也没修好，成了第一艘退役的洛杉矶级核潜艇。俄艇脑袋撞瘪了一块，修好后依然在航。9 R+ l2 G% L3 e& H! e$ U; W. ?& v5 {

* d+ z+ ^3 h6 q9 U0 K下图为苏联V-2级核潜艇。
" f% p& ?4 z, p
/ A2 e; K9 f* C1 w7 b7 y+ K. i8 x这两条艇都在进港，为低速航行，因此两者掀起的航行波彼此彼此。兴波阻力与航速关系莫大，因此低速航行时，两国核潜艇产生的兴波阻力都差不多。  E& |; Y- s6 l- U
# s+ t* n4 a$ ~* @/ v5 k7 F
1 M) C2 x; T! z5 b. y
2、        中速航行
* o" o7 y, e5 G& e2 T% R+ ^+ m+ V6 N4 \+ ]1 c
" i* p( K8 [% K' x5 O
弗吉尼亚级( r' k" i$ h8 W

# f+ v' G: D4 d: x  [
1 T& b1 p" v, EV-3级
& u- `5 s5 q0 A7 o/ \, V. B/ h& t- x. u1 H) Z# C/ j% @8 e
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
" [7 E* Z1 Q. @3 h2 w7 b* ?. B0 p4 {/ p1 X0 [: O2 E
中速航行时，差别就出来了。沉重的海水已经漫上了弗吉尼亚级前甲板，而V-3级的艇首依然挺立，海水没漫上来。
3 A) N" ?# U% ]2 D  i4 i! m% e( G: A; j. g4 }9 ]: ^

4 P5 ~# a# M, ]9 [3、高速航行3 p- |; h1 O( H2 f/ d. v# t

" a# W3 b5 v! i! u- u& ], d: |! e% J, f6 \/ e% m6 b$ r
高速航行的美国洛杉矶级
& a* ]* c' x$ r1 E9 S9 k8 w$ o" z* T9 l' s9 ^
/ c2 p' y9 d- l
P级& D7 U9 z0 \4 i. m) _, @
6 m0 l- f( a" h, o. |

) n6 U+ X" C4 {# M  DC-1级
5 g: T" l1 |. b) Z5 |3 ^7 n. p
' p( j: a' c/ F, h. ^7 e7 U6 V2 l: Z+ N  M; \% o& u: q2 w9 j# q
V-1级
5 S9 r" m! A- I& p* a& T% a7 D2 b. ?( Q5 |6 |. v( D
上图为美国洛杉矶级，下边多放了几张苏联核潜艇高速航行的照片。分别是P级、C-1级（本图为租借给印度的那艘）及V-1级核潜艇。
# N! o  Q0 g, ^3 Y0 E. {: g
* t. K' n/ G) a+ z高速航行时，差别巨大。沉重的海水已经涌上了洛杉矶级的前后甲板，白花花的航行波汹涌澎湃，该艇已呈低头翘臀姿势，我们称为“埋首现象”。颇有点像猪拱地，道理也一样，拱得越深，阻力越大。反观高速航行的苏式核潜艇，其兴波阻力要小得多。
6 a6 A  \* f, R. f0 T' l5 b8 @* Q0 q' ^8 o+ R. q" {
4+ g8 i6 x1 s6 a4 N1 y

2 g' h! v& d6 z编队航行的洛杉矶级核潜艇，水面舰艇的尾迹要小得多，对比一下。4 f8 x  t( K# ^' ~
$ @! ~. Y0 L- v. f
核潜艇水面航行的照片有时挺骗人，看着气势汹汹的样子，其实其航速并不大，也就20节左右。其尾迹要比水面舰艇壮观得多。
# `2 w- w) J& o4 d! h3 B4 S
4 W. D9 G$ Q" c3 J
- Q) E3 c7 z2 J5 o5 W

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参与人数 4爱元 +22 学识 +7 收起 理由
蓦然回首 + 10 + 5 谢谢！有你，爱坛更精彩
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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    12 小时前

    • 签到天数: 2551 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-2-4 13:14:19 | 只看该作者
    外行看热闹，没有老兄见解还真不知道这里面有这么多道道。
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    维京老海盗

    该用户从未签到
    板凳
    发表于 2013-2-4 13:37:24 | 只看该作者
    是不是因为两者采用的艇艏外形不一样？我印象中美国潜艇的艇艏是长水滴形和雪茄形，显得比较尖而细长，毛熊的更圆钝和短一些，更类似鲸形艏？
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    地板
    发表于 2013-2-4 13:44:39 | 只看该作者
    我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不一样，不好比较。2 x4 A6 s8 a. s) F% b) V/ s

    ) q. q. Q1 V+ v; Q* M3 B3 c凭记忆说，洛杉矶级和苏联潜艇的艇首就像鸡蛋的两头。洛杉矶级像雪茄，而苏联的更接近拉长的水滴。因此洛杉矶级比较容易上浪。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    5#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:01:26 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44 7 k" L. H# f' G/ W+ U+ K
    我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不 ...
    / \* z& g* \+ b
    以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基本就是个圆管子了。9 \9 E- V7 `0 R+ b9 j: H% l

    $ @' ~5 q% a& U/ D
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    6#
    发表于 2013-2-4 14:03:55 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 " E  G( h% w/ S5 @
    以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...

    8 i3 z: \5 H1 x' w& G我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆材料。
    回复 支持 反对

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    潮起潮落

    该用户从未签到
    7#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:07:51 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 9 l. u3 E' z2 b) r
    我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆 ...
    0 ?+ ]& U! z; h! R; I2 ~
    是，苏联核潜艇在某些方面挺牛的。航速、潜深、火力、推进功率都强于美国。隐身技术方面，苏联在70年代，已经上消声瓦了。美国大概在90年前后才上消声瓦。
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    akboz

    该用户从未签到
    8#
    发表于 2013-2-4 14:20:48 | 只看该作者
    一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/214也设计了类似的指挥台围壳，再加上一流的工艺，看上去就很舒服。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    9#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:55:24 | 只看该作者
    akboz 发表于 2013-2-4 14:20
    5 Z+ }% |% R  N; g# r一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/2 ...

    ) P: C: H6 _1 Y9 L9 m是，我也一直很喜欢阿库拉级、212A级潜艇的造型。在光溜溜的潜艇里，这两种艇的造型当属最漂亮的了。# n) I( T" x8 o: n, m
    - w2 n  q- W& N& \/ ^" ?0 }
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    10#
    发表于 2013-2-4 15:21:20 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
    6 R$ d5 z3 p8 t以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
    * q0 N4 ]4 n+ B% |& C6 W
    严重赞同这句…基本就是跟棍子啊
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    11#
     楼主| 发表于 2013-2-4 16:43:06 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑 ' u3 ]' q' Z: e; d% V  g
    - k( E+ C; _, z; k5 _
    发几张线图比较一下* @. ?* L+ {, K3 h7 P/ b
    0 e" @: s9 e" @! Z$ D

    1 \& b; ]1 b, L$ M7 v1 j( A! `0 p洛杉矶级
    : ^1 Q6 |  [  E% Q+ |
    : C2 V* `2 u+ y/ A3 f% h& u- I# t9 _2 P) I0 O& X0 {4 U7 V
    弗吉尼亚级- R4 N- ^( _6 @8 @6 C8 |
    * z  P* |; h6 S
    5 M. j# H: q4 s% f3 [4 ~7 K0 A$ A
    阿库拉级4 m, Q8 z; X! J4 Y

    1 u7 n- N2 N6 K; C
    / e- b9 `+ X* N: W1 z阿尔法级
      g2 ~& o6 P" F  v' Q6 V, _3 Z' e: W7 T3 ]# C8 E0 d6 j* X* v3 T

    1 U" ^- ?9 }% y, N# M6 B7 u% E8 \: S: W, e4 O% ]; M' y( c
    亚森级
    5 C/ Q7 \% s" g/ ^# i$ [
    3 Q" F3 K6 F4 I" f! w
    , x3 _. @* ^: h0 O3 `自长尾鲨级起，美国核潜艇的艇型已基本固化，基本就是一个圆筒子，包括鲟鱼级、洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级等皆如此。其间出现的几艘实验艇（一角鲸号、白鱼号、利普斯科姆号等），在艇型上，几乎看不出与同期批量建造的核潜艇有何区别。% k5 t- t* t; p7 `9 ^0 }
      F8 I' |4 Q3 K
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。6 C; ?" q  `4 T. J# S$ c

    # V8 I+ E0 A- c1 R7 A$ Q4 i( E: _  t- Y与美国不一样，苏联从第二代SSN（V级）起，艇型就已经采用水滴型了。而705型更是登峰造极之作，造型非常滑顺，适合高速航行。但到了亚森级，苏/俄核潜艇，在艇体上说，已经与美国区别不大了——当然，艇体长径比还是比美国更考究。
    ; O6 i( [! @0 M" J; D% ^$ v# Y# x9 D( Y) L' r  l
    0 W* B& g6 f6 j+ Y- J1 h
    ; b8 K( x( n; a. o  a: Q  m
    $ i# j/ i/ O( _; v
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    大鹏翔宇
  • TA的每日心情
    怒
    2021-2-15 22:05

    • 签到天数: 204 天

    [LV.7]分神
    12#
    发表于 2013-2-4 17:09:33 | 只看该作者
    双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    13#
    发表于 2013-2-4 17:37:21 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
    7 L3 G3 O3 e, X+ v% L5 d发几张线图比较一下
    * H) S2 Q) r  K" u( S# p
    是不是美国喜欢模块化建造，有可能某几条艇会增加一个舱段…所以这种构型适合之后的大批量生产时的微调？
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    14#
     楼主| 发表于 2013-2-4 18:05:11 | 只看该作者
    大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
    # [3 j5 g6 X$ S/ W% E双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
    ( J$ `# H7 |1 {" U' x. j

    . N9 H0 K% I) p+ [% a- z; o是，双壳体、小分舱结构，加上大储备浮力，抗沉性肯定好。苏联核潜艇潜的深，板材强度高，也是一个因素。. x0 W1 A: p% v7 i6 y) Z3 D
    0 o; X$ ~) K+ w  N3 K- S6 R
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    TopGun

    该用户从未签到
    15#
    发表于 2013-2-4 19:10:00 | 只看该作者
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    4 o  o: I2 G, z4 U, r/ v4 Y* X) Z8 q3 _8 {% W5 {
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    & X& j; X& e5 m3 e* D2 H* x3 I8 b* \# e% _
    以上请指正。
    ( [# Q4 Q# [$ v# A6 ]! J& d' I& ~7 r2 X7 d+ m- u  {6 |+ _

    4 w9 M1 \7 R, W$ M
    ! U3 U2 I# {5 n, ~+ j. L8 n: X, ^; K" V# m( `+ o: S
    % R( H4 o" a( x" f3 _( e5 Z8 }
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    16#
     楼主| 发表于 2013-2-4 19:22:32 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑 5 ^4 u. N# `9 W
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 0 p% t. Y* h" ]
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    4 @0 d0 N( S; ?9 B, i
    7 H8 M) S) S! ^: V0 }: Q苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    / l+ |& w1 a3 B3 Z  D$ J' ?
    9 f8 g  i3 u2 |3 d4 b' v“埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。
    # G  a: ?# K4 `  P5 f7 o- X* R& A! T$ ~
    双壳体对艇型有修正调整作用，这也是苏联核潜艇更接近水滴型的原因之一。; B: i! L0 t  I4 e
    0 L" G3 K# x2 p) T: i8 G) g' n
    # u( }5 z9 D& Y5 a+ o

    ) T/ i+ y7 d8 C* j# T' z% j
    + m, l& ]: Z- ~' Y0 ~7 h. t当然，也不是说单壳艇的艇体就一定是个前后一边粗的圆筒子。比如英国机敏级就在固壳上边加了非耐压结构，有些设备可以布置在舷间结构中，也可降低兴波阻力（至少吧，兴波没都压在前甲板上）。所以这事儿全在设计。3 V' M4 f! h( |* o3 A. K
    2 u3 q# U4 h- [* k! U! u- p1 z

    1 g6 F6 ]3 \7 ^' s
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    TopGun

    该用户从未签到
    17#
    发表于 2013-2-4 20:16:19 | 只看该作者
    本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑
      n/ w6 r: d( T7 ^6 n' j! G5 b; Q
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 4 G3 J' d8 f0 }5 e" X, t" [
    “埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。
    ' r" n+ ^; N7 x6 T3 s6 C6 W, n' o3 p2 ~- K  A- L0 u
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    % s' s* b4 V9 ^/ @5 g/ ~
    & |4 l0 [( {% I) J6 n. C7 k. w美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。# E! h5 H* k  A+ _0 |: T( k
    6 ]# z2 `" y; g; L+ O
    在水面航行出现埋首时，潜艇虽艇首因被埋而低头。但因为本来艇首就是仰首，所以虽然低头，但不至于翘尾巴。5 D+ w) w9 X4 e! l8 s1 P* G( \/ D

    ! e& }3 A* S* O3 Y5 }5 V苏俄潜艇因采用双壳，不但直径大而且储备浮力大，导致在水面时浮出水面的高度高。所以埋首现象很少见。
    3 |# U0 T* ]3 j. z5 F
    4 D. V6 _& @( N另外，洛杉矶级看来也在改进中加装了泵射装置，是否噪音也见了一些？
    3 E% Q. [* b4 D* D" I$ O/ Y9 D1 j, M9 p2 s

    . Z0 u7 m1 r7 |: U# w7 B2 [! }, ?
    5 z2 Y7 _' o7 D& c9 q  }" Q% g
    * c7 Z* f3 y6 O
    ( i4 ^6 e, O0 J, c) D* t2 m; q# d0 b7 n8 p2 N
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    MacArthur
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08

    • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    18#
    发表于 2013-2-7 06:52:31 | 只看该作者
    水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？
    , B# L0 T  i4 q% p6 }4 o4 o
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    19#
     楼主| 发表于 2013-2-7 09:57:22 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑   N) ]! }9 I7 z* Q( Q
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 0 C( \8 P1 D& Y7 t
    水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？% b3 a& ^, Y! p/ O) \2 j
    ...

    + g# a& @6 q2 Z1 T! j* @/ ]& {% w0 L" i' O( d
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。! h+ Q0 U( H- D
    0 k  X3 B  n+ W+ k
    潜艇在水面航行时，影响航速的阻力有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体（比如舰桥）空气阻力。潜艇在水下时波浪造成的兴波阻力和空气会随之消失，影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力。
    5 E9 f# z' A: M! H1 b! X& v$ q9 W8 r
    " K, i1 ~' D1 u2 E/ M2 I0 S但问题是潜艇在水下航行时，浸水面积增大，摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力也相应增大，这对潜艇（尤其是水滴型核潜艇）水下航速反而高（显见是因阻力小导致），是个理解上的难点，这涉及到水上/水下航行阻力大小的数值问题。但在水下高速航行时，水滴型的水下航行阻力肯定要小于水上，这是确定无疑的。具体数字~~~没具体数字。艇型不一样，数值也肯定不一样。不是技术流，拍不出具体数字。我懒，满足于记结论。
    ( i' X0 N5 p4 _0 c' Y# ~: v5 f, `
    0 _  S; x+ i' s6 W: J5 h现代潜艇水面航行已不是主要模式，但具体而言，也能看到某些常规艇（就算是不太老的型号吧）的设计思想还没转过来，比如法国的奥古斯塔级、039型，其艇型上还是偏于照顾水面航行。按我理解，英国的机敏级核潜艇也有点这个意思。当然，现在主流艇型基本都是水滴型了。
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

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    [LV.10]大乘
    20#
    发表于 2013-2-8 22:02:32 | 只看该作者
    哈哈，这里讨论啥的都由啊。记得船舶在水中航行受到波浪的阻力好像与弗洛德数有关。不过我不是学液体流体力学的，对这个也就是知道个名词而已，楼主给讲讲呗
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