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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 ! a: o3 B( K" X; c  C
; J2 t% l6 N$ c* r+ K
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。3 n' m( M: `6 @8 k  }) `
; L9 R3 W& k  Z2 X6 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。
1 s! `# _6 d1 t, A+ |" }9 k! }) ]1 o8 Q
下面发一组照片对比一下：9 a8 P4 i3 r# N% P3 [% R- M1 l% i

+ Z$ c/ O# F$ X$ m9 e5 c( v1、        低速航行
5 T5 R2 ]8 o. p9 g& A( x
: f( R+ Z7 M1 q
8 ?" ?( k0 b! O* J& VBATON ROUGE号( }& ?5 a0 i# ?6 ?" T! ~7 O
& q. s% {' C, Y8 F& D
5 W7 ]8 h. T6 Y
V-2级
! ^9 H) G. d1 s: d- g
/ F1 v% O) B" d# K" \* 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 E9 a5 }! Z# l! e* V

0 b# c0 g, L9 h3 t& `下图为苏联V-2级核潜艇。
7 P" r* V" W' U4 b: j1 d  X3 G9 k3 ~8 h7 @9 q
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。$ V. f5 p* Z  o- A2 l) Q8 e
, X0 R7 @5 S! L! j

# N, |  H/ L( ?2、        中速航行+ F( F: z# N5 H; ]9 q6 M
0 @: @  m6 H, L! O
7 n( L2 s4 h) b  [
弗吉尼亚级; y: {: t, S7 q. L

5 t4 w! U7 W. M8 h% d- b1 k. d; g4 L9 o3 S3 {0 ]7 p1 V2 F3 ~* `
V-3级9 ^! c5 Q4 u# w' k4 X+ H
! a6 {5 }* |7 X% I  m8 q+ i9 i
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
8 R6 S' T; y# F( \! b3 s; T5 N, w, n- w
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。
# M& O% [* ~+ Z% w1 E& Q
* @4 L& M6 ^# M* m: \5 J$ S! I4 y, g: A, `
3、高速航行
$ ~/ c. O$ T9 g& }
  j9 A8 ?2 V; j/ _' Q: s! X
7 K1 X# j2 ^8 ^+ }1 l, a高速航行的美国洛杉矶级; ~5 T- A1 ~+ S; q/ {/ }1 n& N

; H8 T2 ~$ P" P/ ~0 B2 q+ ~* i6 ^$ K2 H3 B7 z: U) ?8 K2 z+ N) Q; x/ W
P级% e& o* R* ~5 f

2 |7 o& z$ A$ F' ?% N+ Y6 ~5 X% R9 r$ v9 l: z
C-1级
2 r# c! \* B' \7 d
; A. x8 x6 Y4 I2 Z
1 m8 a0 b8 F* d+ w4 ~9 G7 iV-1级  D1 S6 e7 `3 ~

$ |! E, |) }2 l3 H3 y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。
* I- S& d/ k% z' w  ]. V" {& J. ~4 e
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。( O1 x; V' {, i; M
: n. ^( |2 p# D9 v' D/ ]! \' }; ]* S
42 X" |  u7 c2 A, L  i

/ c2 v0 n: E" S! `2 b6 }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。' \! x7 w% N. A( v9 H  y0 h
5 ]7 W5 O1 Z) d( 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。
' w& ^; W$ Y( `
+ G5 `% d) S( Y% ]9 p+ Z
4 z' u1 f) X% [" _

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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 07:08

    • 签到天数: 2369 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。& X4 ?% [  [& P/ p6 `# w9 i
    6 Y! \3 K, ^0 l
    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
    - ^' E1 g" c! J# X( D* E7 S  q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 ...

    0 l" v4 o- C! u$ p( l" 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，艇型基本就是个圆管子了。) n" I) @8 i2 U/ z3 ^

    $ E6 e+ e2 d$ ]7 @$ R* |$ }
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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 1 J) c8 {( U# U1 b$ g+ b1 c
    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 ...

    & _; e0 p, J2 e( i& q2 |  s& H! ]$ ~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
    5 A% v- q. V$ W9 `& L& ^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 P, o2 C  j) C' a4 E0 ]! F2 V: O5 R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 1 k4 l* e' k4 o
    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 ...
      u+ o9 F; b1 p1 N
    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。4 c: ?! M6 q) C
    : T( C7 x& B+ P/ \) j
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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 0 [" O) i. r! Q1 J0 z% 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 ...
    ( T; H5 G# {4 B6 d  @$ 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
    & Q$ Z2 m4 |- l# T2 L  ]4 g
      Z- @/ O- v# V5 ^+ U发几张线图比较一下
    ) I9 H$ r( c# @
    . e! Z) G& Q8 ]) X3 W4 S
    # d% t) Z) V- {8 \2 T洛杉矶级
    ; Z2 b" P4 z9 [& j6 x
    # T7 P9 ]3 V- {, {7 {# @' b  x3 n3 f7 t: w* c' T# B4 Q
    弗吉尼亚级
    ' B/ K0 Y8 ]7 Q( u# L- X, C/ d% y# ^. K# p8 n4 E0 @: Y; g4 O

    + k) W/ d( |$ b+ P( a+ S阿库拉级
    9 F4 F# }9 v. ?& i: a7 C# |( \  f: X" ?

    7 b, ^, b. {0 V: v, P$ ?阿尔法级! d. K' X# H" G& f% n1 c
    6 X- V" K" d  K* d8 @
    " V: \0 z8 p8 z' g5 F$ B) j
    / v: d! k' L: F7 e9 D
    亚森级
    8 z, t) |* E5 J( j4 j( R
    ( s) L+ Z8 u( S5 B4 w  p  g  H
    % j4 @. @, g/ U) b, f# n+ c. v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。* {( a& Z' E+ `* V( ?4 O, h1 }
    ; K* B# u& r  e! f9 `: g
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    4 P# W# B# w0 S: \- o& o
    / k- Z1 r' b' i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。
    6 m$ `: d7 |4 S* X
    ! h$ d8 B: L+ D. n6 x8 J+ Y! G0 E+ g$ B5 m

    - m, p4 x4 J* o8 F) @
    ' E& G) |' T; F
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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 4 I9 G! p& C+ u; J$ x! `' J# E
    发几张线图比较一下
    & V0 Z2 w5 A) X/ f
    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
    : I. Q6 \; P  N/ b1 ~! m1 \8 U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？

    % s" \3 W3 x# B8 `9 a% ?, C) t& }( e  E* }7 h9 H* H, 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。
    7 Z4 ^) E; r' ?' l3 z: \; ~& k6 d2 }+ P# i
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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。; Q" f- ~* I% K6 _  q7 U- s3 u  {

    3 W/ q% i0 E7 ~苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。- }# a  F0 a, [4 s: `9 X9 @

    $ t, o3 C5 V1 _) Q$ v以上请指正。) N! X( S5 T" Z( S% X( j5 d
    / Y9 a4 v/ C; K. s

    ( X0 {6 }  R( [
    1 k( h0 E; k3 }: H. I
    ; t% l0 O1 |  X1 C* m
      {8 T& \( {: B
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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
    # |  W5 I- I6 i$ a3 J/ o
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    / U" Z" [( c$ n, ?$ a* n美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。5 e% u; `6 R7 X- d8 W$ i- M* J. o

    3 F! Q( u) e, R% j+ q+ l  _苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
      R, h. p1 Q) c. x0 t
    4 b' P9 |- Q! p/ D* C4 E- z
    “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。( y0 K4 g1 U  A: ]! r$ y) e

    7 z. I: I+ @2 C, n0 ?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。, P" n7 Q! e) \. [" t: C$ e0 _
    3 [$ X' z9 [& O5 f

    % _9 z# j, m5 v" |: J( i9 S6 O' Y& T  |* n. e
    . e0 ^8 c! }8 Q& s
    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。5 m9 q# W# @8 r2 N6 y! u% j5 ]
    ! k4 s+ B" I! X8 A

    + F7 J) Q7 u5 d4 T* x! V9 l, D
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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
    9 o# |7 J' ~! H! M0 ^
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ( Z6 C0 j- w+ [4 e4 O5 Z% o: W9 w. ~! `
    “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。  S1 S) ^! f7 d

    + Z* s" O) N6 G6 L$ H/ |$ {! ~双壳体对艇型有修正调整 ...

    $ p, ?% t& a3 C) W3 c5 k. A
    , U+ V: @' R0 ?) Q  N* T9 ~美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。. w& l: d) k+ _5 Q
    4 u5 d0 q: R; m' m
    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 }& H) h0 ]3 w/ P9 o0 v' u% 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。7 b8 I7 J2 Q4 \

    - a" }+ q. l2 E7 ^( c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& f9 B$ @& i

    ' p) u& @) L$ e2 p, l* T
    , W2 v. D8 E7 x7 v- E2 C
    0 t8 H. B* s# @
    ; H0 `) _( b8 N' u
    5 C$ d7 e. p- ^
    ' d+ `' g, m" L
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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？# ?1 c$ _/ I0 a& B! e2 U' F
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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
    , m  O$ A) L5 K0 Q4 ?+ W4 X
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    - w9 I* ^4 P0 L% C9 u5 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？
    2 {; t! V* C% F4 w, [& o ...
    3 I1 C8 \; B; {" T/ f

    2 `1 u2 d1 I7 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。
    : d$ R: D0 D: \+ U) R+ K' h& y4 O- @: y  E, W) m4 P# `
    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。
    " f' P8 ?/ W9 |7 U
    * x- Q4 g% ~9 k, n% T& R9 x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。% S7 t3 L/ B5 d, e4 q6 _
    " W- S/ a+ x4 }- ~" Y
    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。
    & i/ c3 M. p+ A3 D' @: C
    , y# z& W8 K" J- g( u
    ' i9 j, |6 l3 B* O7 M7 {- x8 x3 v. d; [7 Q) M# [# U" |
    4 }  t9 }! U1 F( ^
    - X3 Z; _, n8 x* S4 V! @
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
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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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