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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/ x7 e2 z5 @' O' `0 T/ b

- R6 t! Y% Y0 }2 v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。
5 |6 ]  O; M1 Y) z: k' E% Y# p; z2 ]* g
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。4 W+ Q% b, }1 e: D* s

6 I- j# ~0 S: [# ~$ }下面发一组照片对比一下：# r/ c4 D  M0 e( O0 T" w
" P9 g$ j8 a% g, z
1、        低速航行
! g' K& Y, _' D! ]. z) n" c! f0 C: O5 K. D0 V

1 x' j0 Y  X. _9 ]7 F# ^% v6 OBATON ROUGE号- q7 s# \# X) x# }7 K" U
( E( q! P, }* t
# n4 S7 P4 B( o! H! ]
V-2级
( s$ _2 J. _% r( W2 _" }# s3 {
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。3 M" e$ r9 K, p  U( X

" n1 i% G2 O' t% r下图为苏联V-2级核潜艇。: [9 {5 I$ T; u

2 S: G# A, {# r& ]5 g4 I6 j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。& |1 W9 s8 Q% I+ H" o5 r
* ^, g+ y7 t. d3 m9 C, B

4 `8 F5 d: s4 n+ \! F! ^1 `2、        中速航行. D) C2 a4 v! e7 w5 Y1 }

3 a1 p; M+ T1 s9 s1 r7 Y
& i  Y  @$ {+ N+ k3 S8 O弗吉尼亚级# W' q  r( T0 Z; h+ h

/ M% O$ c) U4 A1 u- d; m( c% h+ F% t1 _
V-3级2 n! v* T) \# m/ L9 O

" w% X5 Z$ X; b上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。: g% Z0 e- J2 ^0 s; S, {

0 m. D2 U/ P$ ]$ x5 J! ]7 L3 `: L: U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。
! S4 y/ f7 r' O; L/ q9 r4 S# j; k- K& N5 c  T

+ R. S( `" X/ W- J4 ?6 J3、高速航行
; v; |$ E$ f3 m- g5 U& n3 w& }" g4 D5 T' U
9 n8 R* f1 X$ L# r; D# @* u
高速航行的美国洛杉矶级
3 l- l4 m) u3 n. s% S6 s+ r7 z. D1 i3 m% p+ n9 y( Y
4 K1 W' [: n& J1 i9 H: U
P级( J) H2 O* ^: {0 Q4 v' ~

' c4 q# h* c( V4 X3 N1 t+ Y# c: Q- @" d5 ?- t5 v+ O# V1 H% H
C-1级  v& H- Q! m& x* t
: V" T$ g: f: s! M0 z
* B& F( Z) p( c6 {& Y4 u% l1 E. R) ~& E* ^
V-1级
1 z2 v. p& K( {- f# J$ N
1 F+ r9 K7 k- n; q$ `$ U9 A  A0 y) 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。
5 {* ?4 K0 V! q# p. L8 F
! t: y4 @( A; ]$ M7 [: ^, d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。
# ?& D% M: `7 n9 O" K7 P: l$ x! I3 Q2 ]! Z; ]
4
6 ?1 @8 x6 S( g" I: \
/ {. y& f/ p* t/ X0 d  l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。! S! M- t8 V9 i

: l5 k# t0 |3 F2 \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。
+ F2 h- h( R* {- o# A
7 _! g& O: Z( Z; U+ L1 J3 d0 Y+ q. O7 S* |

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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 09:27

    • 签到天数: 2425 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。; n5 G1 K8 e# L

    ( H' _% [$ t! |5 z1 h# \7 Z& ^2 r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
    8 c+ g) q9 D+ `3 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 ...
    ! f, _3 |5 J* `  ^
    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 k2 z% x4 u7 w* |. h
    * B4 s% j: g+ p; n
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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 % }, s; ?- c6 `
    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 ...
    ) d, v3 U# O" g$ o( }) u5 `5 K
    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 ( n) e; x# ^. g" Q9 T/ {' ]& j
    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 ...
    + w) ], H( Q% \
    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
    6 A/ m: K5 t8 M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 ...
    5 @8 r, j  _9 K3 m; D- T/ x7 ]: g
    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。; I) m/ r' S7 k

    ( y- t1 e. n3 W6 N% o
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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
    . z& a9 f; ~9 K( c  ~; L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 ...
    - E! c% f2 T, x! o, k9 C
    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
    ' H# c- a( Y, A5 m
    " s: r+ n- y& ^- o' s" e发几张线图比较一下
    5 h; G" L7 R, x/ d+ z2 M( \, q& B: l! D
    7 Y; J8 k% r4 C0 f2 }
    洛杉矶级2 r$ H: B1 b' e0 Z# M

    9 `; [/ {8 t8 V: q# }5 ]& ?$ U; E  H- b/ l
    弗吉尼亚级) i; P3 O7 N/ c7 s2 c  D7 b

    : O$ u4 _8 O" c) g
    6 w# h8 V8 ^  e5 I阿库拉级
    0 U& S( C% G. \$ F
    4 H: o6 K& K# z8 S9 q, f
    8 P% {& L. c. r$ W3 }) {7 n阿尔法级0 n+ t* z) X3 b' E9 Z

    ) b; X: P1 [- r7 ?4 M. t  u# k! f8 F& V/ G  v- q; @; N0 N. R, g
    2 x2 p; y8 G3 D
    亚森级
    . |- b0 o' _8 e4 ?3 a9 g- n8 v3 R: v8 k' U
    2 F* z8 c  s! E8 c: D1 z# W1 m* Z
    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。
    0 w. U* t# j* ?" H+ E1 j# p) p. t4 q
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    5 {' `3 d2 E7 H: z% N/ ]- o9 u2 j  j3 d4 p; y! U
    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。
    & Q# _1 W) M" K; @& A& }7 {& W
    + e* f  M! W* t% d0 m/ s  T! Y! c
    8 B( U7 t0 R/ L$ q2 X# F  s- i
    # D" h- b8 w3 f0 ^# B8 Q6 \! t+ O6 g% ^
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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 9 }  Y4 c1 T9 L: I
    发几张线图比较一下
    2 n# r/ a8 u( g# U9 q0 _
    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

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    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 ~; V6 u0 J9 D" z& r. Q5 o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 e2 M, R: B: h. Q. ~2 a# g
    $ {; p# z: `. |5 }- v! 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。, M  O- m/ ~, F7 [: q
    4 H) ]  S3 Z0 U( f! E7 k
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    TopGun

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    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。
    3 N9 v8 ?; x% n7 L
    1 m& k2 K% y3 ]苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    4 P4 V4 M0 a* d; O+ q
    % y4 Y9 c& e- @: Q7 W1 N以上请指正。9 |3 ]+ a% c  E2 O- z8 P3 P$ e

    8 \' x8 M  z+ g/ J
    6 u% g& A4 ]' z! m! L) e
    : F9 k* [1 M7 _3 Y8 Q$ p) ]/ ]) ]% q2 {/ k$ l( v

    * J( [& c3 |- m; N3 d
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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
    ; x7 X+ S& B5 N) F
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    & F2 C( W& U% j美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。. s. i- K" R+ R7 R5 q2 j& L
    ; S" P* q0 ?2 W. @
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    4 c0 s8 x( J& O
      q/ w! F& x/ j5 X, D
    “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。
    . I8 X7 C% X5 I) a; G8 a
    ' p7 T" ^8 Q( g7 J5 v$ e: s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。( w$ q  o, j" {/ N, ~8 H, l9 _
    % l+ h- s7 R* N0 x# j4 L

    1 e  @8 u$ R6 o: R& N* b2 [. \! ^' M! \( I& i+ F

    8 [: {1 Z/ T" M8 c* K2 g, L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。; m5 N4 {; V# ~) A7 I$ i1 k
    , d/ {- h3 d/ {+ [. b& s4 Q* J

    2 D  T, @6 {3 T9 K# v  }3 t
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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
    ; O% u. _2 ?( N8 z2 z6 p) w
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    6 D: e5 P5 t, d' A/ N; a“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。
    $ K1 s* s$ U0 l% K5 O4 |; n$ e5 I0 m( s& Q
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    ) E! H+ m6 ~  R- r% U$ o* p  u, x, N, }; z, v2 _5 C) P% n
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。3 X& V" L$ n/ C: B1 V0 M. y* y

    ) C; H5 x% ^" ?# z, 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。
    $ V: V8 {, h) M9 Y. ]: `7 d  }
    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。
      \7 Y' [6 B& O
    $ l5 N* S. ]: p+ 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？* _4 A7 d" I, g; A

    % w& n' c* D; v# w, m8 }1 ~  y& l% l, G! ?/ L" e

    4 ?# Y0 C5 M# L. ^2 f% J
    / N, Z$ _, M) Y( K& j0 @) o) e$ ^, W& g, J7 _

    0 ?/ x) E" m1 z. T# v
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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？
    " F8 B' G/ b& a2 A
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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 ( z3 Y0 X% \; ~$ V: u' u+ ]
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    % Y! {$ m  ]  K+ u- R$ a& z* W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？
    ! r0 Z( |3 j, x  j  w ...

    4 \% J& L3 T  `; E& x7 [5 y" V
    9 M' S' q3 E/ X* n! J" N不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
      o0 m- t: O/ l
    * \2 y5 Z) o+ i  w# D8 ?+ E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。1 a1 u& F' k( s/ M, l$ @0 z) U
    7 r% b- i1 \1 j" C- Q) B
    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。/ z" f5 k! q0 }7 e" A

    : S$ y, e4 o+ f! e& D# f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。9 N% t: H' i. D! o& ?4 ?. Q
    4 R( x" K8 j7 A
    8 \" ]$ B# l( g: |
    1 `: s' g  n- @+ u: n

    $ I; o3 d* n+ Z* p. w- u
      B' X/ A) u- M% F0 t$ @
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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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