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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
2 R8 Q2 d' P& `& h! G6 A$ S2 x2 J# @* ~9 m+ i
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。
# ^) Q- H6 y$ M0 K
2 d1 t2 ?9 Y" k9 P; w2 H; V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。( W5 c+ U9 {/ z% X

9 C- w  i! K0 d4 D下面发一组照片对比一下：: d) p) l  ?9 N8 E) H

$ x  K" [! m; w" J5 ~1、        低速航行" a7 [; |% e9 R4 h# ?# M  z' ^2 h

, N; L9 F- I1 k" \" f* S
" W, U0 @+ o, T( z  F9 d# [  A  K6 aBATON ROUGE号
7 O$ B- |! k/ z" }+ s+ e! \6 b9 T7 }, L
4 A) W. U+ I: a0 F
V-2级
2 r6 v4 n. e$ S8 S" l4 N4 o, C9 u+ M3 i
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。0 J4 v" ?% e1 g+ A7 ~% d

0 E4 ~* f2 ^2 d' F下图为苏联V-2级核潜艇。" O# v0 t9 s* B6 K1 D

* Y0 ^% A+ W: A% L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。! d1 T- S8 v  y- ?( B
6 b. H' P9 k! `4 u" a' x8 u

- ]! i& J0 R2 p5 T) @2、        中速航行. N. C; L3 ]& o! r

4 q; D' K$ t' O( x) e. ~8 ]( l  E2 k9 Y
弗吉尼亚级9 z4 m& q# q( h; V* ]
  C, C) d/ q, {; k0 J/ M# _
4 V/ ?; d/ B! W: k: a4 T) X
V-3级+ g2 s1 S0 L% \/ {; C& e

4 G0 p2 N/ P( j! Y/ Q8 c上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。: s+ O! Y7 y6 K/ T0 O2 u
: {- ^3 U( v# Z9 x' G* K8 G
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 z# o2 d( g% y- W  n6 I5 v

0 t  L8 n4 A2 O" m( [1 H- k" Z
8 m5 D- K: `' b, U, |) o  z8 X3、高速航行
7 ?. Z: J" w. D1 @& P8 `+ T6 J9 W! v& u, `3 h

' D% }. j- U1 x高速航行的美国洛杉矶级
4 @) u. ^: V& |
) e% d# d+ {- m1 Z8 Q: q' F7 p+ [1 W; V
8 u( _- a3 ]1 U1 ^+ WP级" s0 N* @+ P$ {/ `8 s# i

# d; F2 [0 h* w) P6 ~7 T# V( m0 n4 f/ n) {: A
C-1级
8 l5 Y+ B0 G+ F2 \; e7 |5 C" a5 N1 M% r3 t  G
$ A3 k( O. ^: l( w: ^0 q
V-1级
+ o) X# M" I9 ^* d
+ i: |/ f4 K. E+ J0 V  T" _& 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。7 U+ K) P  `) \3 {9 y0 z

+ v1 I1 K( u- u2 b( F2 V) N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。
. [" L0 }7 C- z' F* H) W
2 a3 t- f/ c1 o! R4. w2 P- l* U0 y1 \" S3 e; G+ K( y

6 V. o3 e. v6 _% h/ s7 F" I5 l. n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。
* l3 S5 p3 k0 ]- V. e( e5 W
2 @3 X! {) x9 f# h. B* ~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。
- s2 S4 D4 G2 [* v' y8 R
3 S* K. l% `- F% p
( q9 e2 @( L+ H( d

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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
    慵懒
    9 小时前

    • 签到天数: 2488 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。* E7 |1 N7 J% A5 _' M9 {- Q
    / _9 I' K, m% g$ G) L( Y# |
    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 , Q! M- m$ W; k4 a) b
    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 ...

    & \, x' z# j7 {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。
    0 b+ o0 e& p/ h$ l$ \: u& y: Y0 o) _
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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 8 {! a$ {$ P: e
    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 ...

    5 j+ b- V% h5 J( |8 y+ 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 6 O0 e9 l& S7 t: F3 H2 T/ ^& S
    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 ...

    % Z4 D4 A' B( g5 {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 $ j0 p: F( l7 n
    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 ...
    + a4 H) f) f2 h# x# b. u! a
    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。# h" r; q7 T  E5 d/ Z: J* @0 x
    ! a/ X# \% {& E1 A- [0 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
    ; h! w9 X) }9 K2 Z% S* T+ ?9 g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 ...
    4 [9 ^5 _. h  \+ F
    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
    - |5 F4 I' i  x4 [2 e" f( |6 f) e$ Y+ A8 }4 z0 i- P- i
    发几张线图比较一下4 J% i' d* E: p5 B% s! e
      L" ~# V& b) G* B( `8 g/ R

    $ N! x7 Q/ S$ a" r5 y. C洛杉矶级
    0 ?$ ?  W0 ~) L& @0 H$ j& m
    $ H9 r2 N' j6 [1 y% C( A- N
    5 D2 j1 d; H) S- O+ L6 M+ S3 I弗吉尼亚级1 p. b/ Q6 E+ Q5 I
    8 ^3 Q) U! |: Z1 R! m9 f' L3 i

    3 Y! Q, v8 g& c阿库拉级, x; O8 i* c  o0 B
    0 B! b8 P' H9 K% C5 |5 N
    , r+ C' e3 O: C8 J
    阿尔法级) F3 ]5 _( R* M' S
      I/ U8 f2 s& Z! a

    6 K4 Z) J* G% m" J) f9 R  P0 D+ X9 a; \, u
    亚森级
    8 R; M2 a' g3 J- u; ?( j0 F) S5 U! }3 u1 |5 A3 d# Z5 n
    ) a# \3 s2 f1 |( X: i+ k
    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。1 |5 a+ L8 K3 B# }" j( s! X
    3 y. M: c' A, G& I7 L9 V
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    0 C6 N' b# T" {+ ^
    + @2 S% t* u7 N0 c6 X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。' O2 O6 t6 G. y1 d1 q( q
    ! [. x' M2 J9 A, f1 ]" Z& K
    - w1 M+ _; B  e/ l! I# x

    ) o% `! R# {. [: z( y0 I* R6 Y" o$ `
    ) W6 z( D9 E" w
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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
    2 f: C+ n3 H* H6 R+ A& L6 f发几张线图比较一下
    , X6 c9 u" k: k0 J5 X" m  Y
    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 7 R: ]. y2 i* x3 I
    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？

    9 H2 U8 w$ W+ U/ f  F5 R5 D0 P7 Y& i# c/ J* }
    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 z7 D: }+ Q; I6 g. d: F9 U# x0 X/ t9 p/ C) N, i+ T
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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。% M7 Q% C' p# z" b1 k1 Q- u  N' Y

    " |3 v( q% J( X. N7 ^4 R% d4 @苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    . n" d3 u" }+ \+ p4 U" Y( A7 v, o2 c% T+ B/ I
    以上请指正。
    9 E# N1 F- w$ o3 Y6 W- Z4 j2 `* Z3 J* s4 t5 B
    / L  J2 |5 g; I. j  _
    2 B% O4 m1 G  D. |- Y

    . B0 s  K. I& V
    % k6 _+ y& Z- Q8 r
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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
    4 n8 f! x) r# i- t9 n: l
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    - y3 f) |( f9 i( e6 L& [美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。: n# [) V0 e% X) f6 d7 ]

    ( F6 U7 w7 O3 d8 g0 x# u/ o0 X苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    * z+ m* j- ?& m7 n9 k! W3 P7 q. z0 s3 C0 f- l2 Q& \' N9 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。) B' N6 S. i# ?4 s

    & f% E8 a3 h% B6 G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。3 u5 d( V4 ?& n3 L# E$ W
    0 Y. k% a# G; L9 a* ~' O% {
    2 X$ A: r7 i( ]/ J0 J

    " H& P0 t4 b4 |' [' ]# V7 P5 C
      |% C( a0 U2 B" N% t3 Y! @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。
    8 c! ~# `( m7 J# T; _1 O' D3 D" z' C1 y8 ^7 l9 U" m
    ) V1 H3 A9 \$ _0 {" c1 @1 C. p( h
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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
    7 o$ `, ~, z2 v( a
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 $ p6 Q: O0 j( U1 R
    “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。1 ]/ T- s9 T! A

    5 u/ r2 M( f3 I6 I# W双壳体对艇型有修正调整 ...

    8 \/ P: `0 J% _9 l6 p
    : T1 l9 K1 P- U  Q/ @3 J3 R- z$ R美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。* o4 O5 h8 r0 }: z8 j

    $ d' C7 F  U. E" Q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。4 L2 c, t" V! e" V5 W8 {

    4 z& z5 T# Q, t" j. I' v% W7 ]  O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。2 ~8 P, q  M8 a$ O5 C

    - g* ]2 ^& k6 O. S( G( j; [! R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？( l% s' ~4 g9 K( J
    0 y: w" k4 h& d

    0 `  Q) C. R' e: ~2 i% h2 }1 \" H" |# R' R$ ]  y

    / q& M; e1 D0 E( _0 y; B# \6 ]0 y0 C8 I* ?7 c+ p+ m+ L3 @8 X
    6 j8 M* q* u" ?- Q
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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？
    ' B8 {) }/ m; w9 o* i/ h( {
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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
    # @9 ^* A1 j$ k7 l! }
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    & H7 K! b) e( o1 H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？% p" x; S- d2 e: u$ C" M
    ...

    . A9 [$ H6 H  s
    $ a- K# y, A$ U7 N0 X4 F: O+ j$ i不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。, T  I, ^+ G0 s
    1 W5 m3 p, J, r6 R6 Y5 I' o
    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。9 p1 d3 |* u. j+ Y0 i+ }
    1 a: j9 T* C8 f# _
    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。0 P$ }+ k3 p0 C+ n* r* S& M" E: |3 `
    " ]) a( _) c. z  Q; Z; `
    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。
    - w* ?; d& t# }( j# \+ D  l" Q5 d2 z5 @3 B$ z

    - i& r6 W2 r9 v6 m4 R7 `( n( z
    , x2 E% g- Z# b: H8 c
    * x1 E, T2 h8 M4 n( t
    5 B9 E9 Q' b1 |9 ~+ T0 i: H' l
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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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