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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
8 V6 {" a% {" V% u- @5 S$ e4 u" {; t( F+ D6 `& T
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。/ b3 D* A0 H4 y9 `4 {: k

, I. Y: @; M7 T8 j1 M. Z  Y& 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。: u% F8 P- q/ N- E
! Z7 k4 c3 \2 G3 {$ ~
下面发一组照片对比一下：
9 V5 m0 a$ a( J8 S+ Y8 h( ]5 v6 ?. ~3 H+ K5 {$ z
1、        低速航行: {3 W9 I* W6 |- p* }/ Z

% S) ]3 `0 i: }% }: m$ r
- o0 y) f4 [7 F: J6 h; t& rBATON ROUGE号- j4 y2 u( f+ u, C; I0 K' Y
: T0 q3 L1 Y! ^  }2 {' z3 I+ j' z
# b( C! ?& J0 I9 a9 @/ d* j
V-2级0 [! p! n7 d! \+ G6 K

8 H2 d9 P! O# ]9 @9 `" q2 |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。
8 E& o2 B. O' Z! d+ H3 d0 w8 I5 a6 i% P- ~2 B. O6 f$ V" P3 h: U8 C
下图为苏联V-2级核潜艇。
' o, {9 z( \% W
6 N" {( T; M" |* E$ j/ j1 g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。
8 ^6 `% b. i1 l, i9 |1 C, D; ?' r# |) d2 s- ], U. e# y

' A& _' P6 F$ M1 b4 F1 H2、        中速航行
; c3 v0 L2 Z3 \; ?: b& Q) A( O: Z3 R, g6 Z

3 @% J# X; L4 g: `. _8 t弗吉尼亚级: }( o  S5 w7 o  W4 U! J5 f

! v7 ]* F# A$ o8 c4 t' Y/ c4 J! K. O* S; T5 S2 m
V-3级
2 n8 p& {: q9 g6 b
4 T7 `/ L' c8 x% k$ ~' q上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。! p7 e) ]$ q; N1 ~8 D
) W' V0 n+ f' q( P
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。
% e( r" U1 `* |0 B: f* v- y
1 v1 w4 d, J9 N0 p. C& R; }
# V: ?% w( c, s! i" B( i& W) F  C3、高速航行
0 i  v8 b% o! r% y& J2 `: s0 o- H5 n1 y, a' g5 A& k7 L: A/ q# ^: J
$ y- L5 B, w8 @1 B1 O1 ?- ^
高速航行的美国洛杉矶级! q; z9 g9 v5 O. t( `  S

9 V6 W' W  v& ?3 Y9 j4 |% ~& b
P级+ ~! g! j6 L# g2 k8 @

1 o" f- m) b& S1 s
1 q- z2 o4 F& v8 f5 A* m6 o2 BC-1级
7 z0 f* A$ p& f" V* V# A) W  B1 m/ Y+ G- C; Q& z3 u
6 N3 h3 M9 n9 q2 Y4 s% u
V-1级
9 ~8 Y" y8 R' S1 m7 G( n) ?' D6 n4 }+ i$ R% d5 _
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。' k) N; T; P# t$ F. q+ e( G

' A9 `; _0 F; R. K/ X& l, A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。5 T! t) ^; ^. _% x% x6 e# v
' b/ C+ j* w1 ~: a
4$ x' n( n$ H+ Q. d6 u8 s$ |
% _& j4 B. k8 a, h+ N! J
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。
( B3 `) B4 u* K) b$ H$ O3 ?5 l6 J$ a  d' |
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。
& [) g5 P; {  Z5 n6 A
: h/ z9 Q2 Z1 e8 J* s
" g- m2 w4 _+ U( w# m6 C

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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
MacArthur + 6 + 2 谢谢！有你，爱坛更精彩
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大地窝铺 + 2 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
    7 小时前

    • 签到天数: 2618 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。
    " t7 z& n$ `1 U4 e* n
    3 b- Y# [/ |% Z" v# ?" T7 S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 # G. U# M+ s4 |9 x% v
    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 ...
    7 B% S. s9 i  N. A) ^; F: _3 r- D
    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。# I$ c5 g- ~' r
    6 u5 J+ h1 [) h  k9 U! m
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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 . R$ R) J2 u+ j& f+ V! ^
    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 ...

      @% A' i/ p; \7 m: T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 ) \) x0 i# O4 a; 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 ...

    & I0 i) C/ Z' o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 * k( K! L2 |9 A& p6 u) E! F4 G
    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 H& f/ m6 R* S0 ~- Y' W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。
    . W3 P' A1 L; R4 e2 d1 u# T6 W9 w4 m1 `
    - t/ D5 F0 I# [( l; \  v; Q2 T5 T
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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
    ( g* f( e; Z/ L3 K/ y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 ...

    # `/ j0 C8 o+ S9 ]" ^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 0 m! w8 c8 X4 b: n  |2 Z) m
    , ^5 P1 w; I0 z) B
    发几张线图比较一下
    1 b& R2 X7 P; K" ?0 c  q$ o# o9 P! i! s
    3 d* q2 m1 p( J4 q$ i- E6 m
    洛杉矶级6 `7 f4 {5 _* K, v+ F! g$ {5 b
    + v, J: o# m( g/ p7 }

    ' a: `4 {5 y. |" M# n, Z弗吉尼亚级8 R8 W9 E  L  K# W" c+ }& J  ^

    + _; k& }0 o9 P0 H8 M8 n9 c  a
    . E8 _1 Y, G4 V& n2 I5 z' h阿库拉级$ ~+ v% i- p, \# m6 N) O

    % k4 n9 c& k5 i- [7 t; R. C: x8 w; G
    阿尔法级
    + Y+ s3 p6 w+ ]0 e) L1 ^% ~/ i- x4 d: r( F$ T2 u: H" v6 I

    " I! G# `# c/ s* g& K5 o2 T0 C" l
    ' t6 |) b/ b9 w亚森级7 L, e7 O7 _) d% R7 w

    , Q. S5 z+ A$ k, R1 g5 d  g: \! p- s: v" i3 q1 [) u# 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。+ c8 e0 ]6 k% b* N, {

    # \" v0 G# o1 ~个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    $ ]' a+ E8 P1 p: o0 |
    : n+ N, C  v/ Z( N8 n2 U; R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。7 T2 G" b8 h: n; E3 S; }/ d
    - p& z7 {/ q' |) m

    7 ~3 T" A! j+ ?. g) T" C  \& M4 j" H8 d9 g0 t! z  @. j" O. H
    : P2 n; f* V8 l6 K. J1 c! j' Q
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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
    ; p, J4 O( @9 Z9 ]' g& ?' s& L6 E% {0 |) j发几张线图比较一下
    9 g/ o4 Q6 u4 w; v6 [' w9 b  w
    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 1 C9 [& A4 \6 s% t9 s
    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？
    7 v0 z, Y3 F! ^4 e2 ^7 _/ e

    2 q. v) y$ ?& a! j* x! {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。
    1 l6 @. F1 H1 e4 T- y) k: u& {! |2 \
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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 ^3 k0 x, G" M, j8 E0 f$ D1 j& y$ ]! L0 g# v
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    : x5 j7 j0 ~2 n7 C# X* ?5 k" @
      h! z& m5 A: u. Q& z+ N以上请指正。
    , \7 C( p5 _/ Z3 [6 X% E- |5 K' Z1 x, f+ r0 r/ E9 q0 u6 z

    1 R* b+ X2 N& A" T" c
    1 n3 J% J/ R- k7 b
    ' T- B9 Y2 V# L% R/ y; q, v6 x( Y2 ~) ^& C
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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
    % I# v8 N- @5 W
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 . l* i1 j" I; p  {( u$ r
    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 F, X6 `. a6 h5 V9 U
    & R' Z% M# ]& Z( c# F) d苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    & O, v3 _+ S3 G/ g3 @& H8 c- T
    - q! f: ?2 }. s9 c' J- Q“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。) }0 O) V9 d4 ]
    3 c5 i2 l. g: J$ j( {0 k0 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。
      |4 O/ F+ H, v+ i* g8 [8 ^6 h, ^0 h1 M5 P% f8 q, i: t

    * w' w  e1 b! k, @5 D
      P" b) N  a5 n0 R! B
    # j) e- p7 R7 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。
    4 Q4 w! ^' O3 ^  B8 _, m( j& \  V8 I% e9 Z

    3 u3 c' F, t5 t0 r/ X& O# g
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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
      T: Y/ A1 u4 T# s- ?0 A- K5 V5 n
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22   y  m1 R6 z) b
    “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。8 q; d' Z6 x! M$ m% q' t

    " E5 p6 T& j1 ^双壳体对艇型有修正调整 ...
    ; m7 \; ~) ^. l! u6 R

    + w9 D: F" V" e& Z美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    ' g6 ]  q7 H9 ?5 U. Q& Y/ g) Q; I) u1 E# z) p
    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。
    " E; _" f$ Y/ n, y! ?: m, Z- J0 {* G8 R
    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。- e# b2 l# P- U" k# {" N  g7 c, X2 F

    2 x  g, c, N! p  p4 H9 T8 ?( Y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？
    % Q$ F/ y6 R4 f* }- n
    . m) x6 C9 f2 j- J1 q: M" s
    5 _0 b% p3 X! y9 ^7 {7 a8 L' d7 k' J9 J! I7 @! X1 K# E7 B' \8 r

    0 D, U, `/ f0 f1 b/ U- F3 S# g7 b, u

    ; w% p5 g5 }3 R+ y: k( {; I
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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？! f2 z5 ?2 f% I) b
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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 2 a; ^# b' J  g$ g$ ?
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 + f3 H& x4 I5 ~# E$ W: g6 j
    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？* x$ R6 Q* o7 K7 c3 [! t
    ...
    * I" k( j* i' W& R+ H+ i
    & C+ i. [- \8 u6 |- A: u
    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 N& @: p% z3 W6 |* S) M  w* N. c2 L- j4 E, U" `
    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。) _) c" ]; @8 Y5 o; t, s
    ; e  |: ]/ b* b& P* w
    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。
    % A1 a; T1 S* r1 e' L0 k3 S
    " p, v7 B$ |% B- p7 c4 t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。; B+ j  K% N0 V- C) t
    : X) U3 N3 u/ d4 z) }7 w

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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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