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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
, Z& C8 s, Q7 [: @" O8 D2 V  p4 X4 a8 `' u5 t' j% T7 Y7 m5 ^
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。7 j2 z  y, E3 e- i* ?8 r: B% ]/ B

; z8 ?. P2 \; S  J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。+ h1 p* ~# _" b& k" F. D# C
: ?- P: `+ P2 ]
下面发一组照片对比一下：2 i+ D7 ^! \5 \- |$ X
, b' x$ o/ q5 v$ ^* V+ ^. C
1、        低速航行5 M1 [6 T1 c. g  l' [% o! R  T

9 R$ ]4 `' e+ s& z) n
0 P9 v( n" Q$ UBATON ROUGE号
+ j/ b# R) n. j  A5 J- w  s9 p+ {/ X' ^. Y5 }
/ D; X. ?' Q( v  O$ N" t: G5 O0 `) g
V-2级
4 G3 N, s$ {6 W# F& g
" H6 z3 e/ d+ Q2 b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。
. U1 f2 j3 O3 V4 m
2 K# E1 w1 [' H! I+ N6 J下图为苏联V-2级核潜艇。9 W8 S0 n) v3 d+ [  T$ T
* [' Q$ |) v/ B0 e- x  O
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。
3 j9 z: s" e% c
5 j8 X  W0 W( @! z% ^
7 H6 u2 j9 j6 N1 K6 W% d6 v2、        中速航行
: T* R3 r- Q* k2 G! L0 r, o, h$ W3 U& p% h0 e: y$ E- j% \0 F7 c
7 c' ]3 y+ W& |. r! Y2 {1 ^
弗吉尼亚级
$ J" [1 x8 i& ]* s( _" U! n& g% m. q5 B# r( E' i1 \
$ }4 o0 B+ k, h5 y" v1 s! B
V-3级& `+ t) H' m: i' a0 B

* }& e! O# A) R0 c1 |7 t上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
* l( [3 t, P3 P4 C/ U3 x2 `2 ~% v: S& Z2 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。1 p9 ?  ]% Q9 u& `

' C7 c% v4 ^$ o0 g3 H0 |! v" {0 n& `1 L( ]; x2 g
3、高速航行
9 X0 H% ]9 [! c: L. H+ H+ g4 y& {

, c% _1 v# T, P高速航行的美国洛杉矶级* F  y2 e5 X2 j5 ^5 s9 q
" Q7 h3 l# {# @5 @% b! i

! s  D" e  I# CP级
0 I7 Y& Z8 l* c6 N7 _4 [) g" {# u. G5 q/ V& X. L. g3 b- {
# n8 P$ @, n3 w* {/ D
C-1级
5 v* g# g% X1 W% e  h. D( j) I0 c- S
0 j' g  b, k7 ?% k
% d9 F; h# C& f* L: DV-1级
& F# k9 Y5 z, E& s0 b5 `( J5 s4 {; U0 C
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。! @) J) S7 L2 J* v8 G0 `0 y2 q

) K! \8 Y8 K% }2 e3 q& U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。8 Q. i" d( N1 ]8 e$ h- A" F, O

0 V2 `' ?+ W0 X1 |4/ M) Y" |8 Z0 ]) ?2 v( Y

& k7 `; ~7 B- B& I; Z7 _9 \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。
3 a  j+ K, \* c4 o  R) S8 T* K! P$ C; q: n
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。& b' U+ p& ~3 f" T, I
* c7 [5 f# |. ~

1 \( y1 a7 ?+ C( J' D3 a( _

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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
    昨天 09:16

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    [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。3 f! E* V- |/ `0 Y8 k0 v; z6 P

    6 j$ j; k# z. C/ x$ B  r' 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
    4 f+ l. V* @- T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 ...
    2 ]6 G  m( {( u) |9 J5 Q
    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。2 t, b7 S* V6 g; R0 n' K) g

    & I4 L3 e9 `3 J) e0 T
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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
    & z* u2 B3 S: m6 A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 ...

    ! J' i! F1 L+ M) P0 B4 M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。
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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
    ! q5 ~; \9 Q5 s8 g: ]% A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 ...

    , Q( L5 S4 R9 C, [5 h( l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 ) n8 D* _/ j$ O* H
    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 ...

      ]- y5 r  X5 _( z, v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。! L# W. e& J! _* r( @; {
    ) T7 J) o; h. T  l
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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 2 X1 K+ ^" s" ^& h
    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 ...

    7 Y% k5 u% ?# {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
    . p, h) Y# A& x0 {7 }- Z% R, w1 k1 T5 _2 L0 L8 |: J; Y
    发几张线图比较一下
    1 s: P# G! i; e0 u1 \) ^" y+ A  o1 ^% K  v- E

    ) h# m$ U. O7 Q! ?* M+ D: K% f9 S洛杉矶级
    * y1 z+ G: I1 X* ~
    . x% F1 a; O7 o/ Q$ D: b; B0 s
    2 C  c$ U  ~  e/ T7 A弗吉尼亚级+ l* B+ [6 q+ U7 f% v( v

    9 T, g/ ?6 s: c+ U' C2 J4 f9 V
    阿库拉级
    / P! C  c7 @$ M
    # w$ e& Z$ F! D$ H, D* g! q( r- n
    ' r* v/ ^( G! m: }( @2 T: k阿尔法级8 {% m  d7 f" O
    3 z6 }+ S8 @( m! _! l
    ; x+ z/ T/ C! B: Q% g: T
    4 h- ]* z/ }# z9 D1 b+ y
    亚森级
    + l  p. f. @! l' h+ ^$ u; T1 m' v6 p; b: ^+ {; i

    - H! U  }' E$ p# W+ B" E8 j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。* y* q$ X$ v0 O5 z$ A/ p
    + ?- `% n$ g. j9 K- g2 z
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    ) c9 d% J5 N2 K; u* e/ X' t, `. l4 T* g- T# K; f* @
    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。& |/ L& t3 @. B% ^

    . m" |6 X: V8 Q2 L7 g
    $ O" B: r3 Q7 G
    ) X9 p) r6 Y/ d: B, e; }6 k! {/ F2 K' P2 P5 H/ f/ m  C
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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 ! G. Y; u' Z1 B$ Q6 o) v
    发几张线图比较一下

    - x3 W) `8 z9 l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
    0 ?% c% T" n7 i9 Y$ q% e5 V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？
    2 ^: Z5 {% r/ j2 L1 X
    - X5 H8 l! B" M" A" _/ v
    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。6 A+ l$ y  l& T9 a6 L  d

    ! \+ ], D, Q0 U& P1 e8 h
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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。: N9 @2 j* X! @' a* G# }  r
    * A8 K8 Z, L% M5 u  P0 G$ y
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。7 q2 H/ v  c7 U4 J1 E, b4 Q% V$ x
    2 K3 B0 e. j' _
    以上请指正。
    7 P1 `1 f$ n$ j. J1 r
    4 M( f1 t9 W9 q! D  Z4 P4 z" S9 c" ^1 x5 n8 Y- r# s2 d: t5 H- A

    ( |0 b* r5 |  o, W  h" u  Z, |0 f0 M/ I! O" C) Q. ]
    + [3 n8 y5 J4 x, a9 w0 `" h  Q/ Y( c+ O
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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
    : ?+ `6 @3 E! U# ~2 o
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 & m$ q; r2 m. W0 o/ a
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    % V1 g+ h8 S, x% c0 ]8 F5 T( _7 }+ ?6 t( e. r$ A) R
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    " J( d2 W+ E$ x" t' T  h

    3 y+ e' Q$ T+ U: K9 `“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。
    6 b% w9 v6 @7 `4 [; m
    1 h( ]% b& v3 _; [. M2 h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。
    . Z. L8 Z( k4 k$ l
    9 a$ p0 V9 d# v9 y! u
    + J7 {0 Z% j. ?7 B- s3 s$ \2 E- e% r, W6 I+ i/ I

    & G  o+ J5 \! X: @3 P( A2 b% X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。  j) w; p8 v3 @& f- l; y
    0 r: a$ o  {+ p* J
    ( b1 ]: G, ^& p. T+ B
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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
    / g% v/ Y' P. |; v
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    5 K. k9 Y) ^0 m2 i“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。
    7 a' }9 T4 }+ l, \
    : Z, i# i8 j/ K% R; u双壳体对艇型有修正调整 ...

    , C: F$ @/ s3 g" W+ q5 Y
    ( j/ E0 Z, K  Q1 l& J美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    $ m* }; D( s& d. Y. k, Y9 c$ d  T' _) t( k
    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。; K0 c1 \8 E" b: I0 X  w1 n
    + ]3 L" {9 T+ ~; n
    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。
    ' P( Q2 e8 |9 T1 s3 ]( _! A& h
      P: w& G- e2 o( N; y1 t. @: s) _3 s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？- v) g2 q# X! w* n$ ]& C0 Q6 w. q8 A

    ' {  _$ S5 W. P- K, ~: i% ^/ a) ]7 {' \6 @$ R' o, a( _

    9 R% K7 H, ?/ o# i( F
    : M; }, R5 k9 ?$ h' M! A9 }
    / R! E6 R$ Z: m5 |/ o7 K
    % y" S2 ^0 u6 x& ^/ v0 O
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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？
    6 Z4 h4 k+ r  i3 ]
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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 ; E1 t7 G0 b  P- f. Z
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    0 l7 R& E7 T7 E/ |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？
    , Y/ |5 ~) \* E4 n% D: k ...
    2 N/ i8 Z* [1 |5 j
    ! j* o, T* |9 p% M9 g) P7 j/ 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。1 l! q! n" Z- N

    # B$ q, ]; g# z- _8 V/ c! v3 h* B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。
    ' B7 v& d- ?, q# S& [. u
    / l: q8 T+ A( V* s- H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。$ ~* j! i$ _% K" D

    1 P8 k% _8 ^5 f5 a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。+ z! A9 M+ a! H8 O4 H
    3 a0 e8 j$ L! R2 e6 _) U& f+ z
    1 q4 d: c5 C7 O) d4 m% j+ y
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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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