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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 ' k+ L# U: Z: v6 C: Y  x4 T9 E
$ Q; v% _& S) d0 x9 c
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。
. t" _0 r9 \2 q2 E& T* B/ Z8 z, {# ?8 ?: [
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。6 l( G4 T+ a5 f8 H; m
2 O4 i& q( d1 \; s
下面发一组照片对比一下：
2 C0 W" c0 x$ b8 z5 ~0 o8 G5 O
1、        低速航行
8 i4 Z4 {: t9 e- p: X0 l4 U, B' T' h0 L3 C

& `: z* w1 B* I! C' G" U9 ]BATON ROUGE号
, ^, W% E3 S. N0 R6 ], U. o
4 |% `! K" f% C, }: S5 |! T: H" }) ~  |2 C1 D0 `# |4 u7 [
V-2级$ Q2 L  ]8 G' f- }
: f3 q: `2 n9 M$ o, w5 A
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。( {9 H+ j# R1 {% Z4 W( n% P
3 [- J  J5 j8 r7 S9 a% }$ N! H, X
下图为苏联V-2级核潜艇。
# W# `" P, t3 p! O% W0 X
; c% W' h6 A1 i% Y9 e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。# M; d9 z! f- m

9 O: x1 d5 S4 V% q7 r
& i8 U- L$ [/ Z" `1 Y; o! q0 w2、        中速航行7 r: t9 S! X5 ^1 k$ ^
0 a' g4 j, V/ t& Z8 O$ a$ t2 E7 H5 V) X
# Y7 V$ I5 g6 s4 }  k
弗吉尼亚级
0 z# s: P/ d# k
' R9 x$ e+ @2 H+ Q+ X. k; V; I+ Y3 O+ d
V-3级% f5 a  j! [- n: f: ~

- f: B( i$ _  Z上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
+ O2 U/ q# j. P( s5 ^8 C2 R3 _- ]+ Q, O; `( r! T+ K! v
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。
' f3 D) E# Z. n! I' `0 l- @6 ~
1 e, `0 d. D, F6 u: I9 }! g% H" w' S: ?1 i
3、高速航行
$ [9 v/ w! G/ E* _( h1 {) `# g) |, U- F; m+ p. |
9 o0 A* s7 E7 w$ f, [, `
高速航行的美国洛杉矶级2 h: V1 A' m9 d: V) [, ]( ]1 m3 J

0 w6 C& {1 N$ ?9 P0 B& D
5 q5 m2 _: T5 }) x, J4 k" hP级; n) i% x# I, P3 f# j: b: V% \

' E+ L3 c. \  P" [# Y& r- O# Q7 p2 k  n" q
C-1级$ h/ ^: t9 @9 y- @+ b+ d8 g
  ^: l' C. _2 E/ _* f/ ]

7 z& i+ D, J% ?9 K( H1 XV-1级
- p. @  R. q- a7 ]- @7 _8 C6 e- `5 _
3 M7 s1 h( [: k3 g5 ^7 W2 ]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。
- C& A5 x. X, Y3 `
6 w  P. T' @' `& j- y+ 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。
4 z" E3 N9 o: u) J- W
+ y% M1 R0 r& E5 U* I' P4 D7 f# c' Y48 v: w0 x  k* \3 q
! X1 V9 o3 V" S. G
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。" A5 [- m! K* N, h. R' m
9 N; ]% Z% T" a
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。* ~, X0 Q9 m8 @7 K. `$ G

8 S1 W( c# E6 c' ?3 s7 I" c6 ]7 H3 F  {2 R
8 L" k" L% J0 J$ B) b+ [

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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
    1 小时前

    • 签到天数: 2880 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。
      a# f% g1 E( N: J1 W, e3 d0 w% o+ U/ i8 p5 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
    4 t* i7 v- S* \3 \; i% @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 ...
    - L* {  \# j8 v" O5 Q" c, S! f% \+ r
    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。
    ( L2 J+ @& K% K1 ^% K& L5 J* B% d) ~8 \, x0 S
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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
    2 Z; b4 W4 L" r/ u7 ?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 V8 |9 M9 V, B, q
    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
    2 `! W: `- N3 }. y2 F" I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 ...

    9 {  B  m) d  T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
    4 v# z' c' K& P7 v7 E! f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 ...

    8 O" Q( X( O/ v' C/ ?& n! ?$ o& Y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。
    5 V. \! l# s1 j. n
    1 w, }* q3 K4 g! t) v
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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: D3 h0 J2 D/ G" @: g( l+ w
    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 ...

    1 X& }$ b6 \! c5 W5 ~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 % K2 Y/ x. F1 g4 i% u* a+ v8 q
    , ]5 s, p/ r. T) f" O/ E) Y, v
    发几张线图比较一下
    ; S* B8 P2 T; f* ^5 e: b4 l7 X2 E5 |/ `( V# h! B3 `, m% c. U  |3 y

    8 q% C* X) \+ g2 f) z7 d0 Q洛杉矶级
    + }* J, x+ |: {! ]% K
    2 u& ~+ h- p, R$ C) Y( e7 |7 O" p$ z
    弗吉尼亚级( D  R4 y, g! R- L* p/ o
    $ o) W/ P( `( N8 U  ?: v4 x6 u6 ^

    ; A' K6 H2 L! V阿库拉级2 N! y: J4 |' y  y
    9 @" Y; n4 H% Q6 ~- l! f
    7 W  H! Y0 I! M, ^* h9 ~
    阿尔法级
    6 |& h2 n5 W9 J. ~
    3 F! \3 y( F3 l& ^; o# a% S' n9 A1 K3 r

    * ^+ W% d7 l/ y' R# s. |2 T5 h亚森级
    ! X! n8 c4 a' q' `. y, x% D% b! [
    5 j& A8 K; Z- L/ E+ @" |9 J/ W
    : d$ \7 R  r) Y; H& k0 D( @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。
    7 |+ O" ~- \9 N3 ^. b3 N, P% R
    9 d, h  ?: {0 P4 O; }/ Q6 s个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    * X9 W3 I5 I+ v; \  u, p
    3 [/ h+ [1 B8 B# L; H+ q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。
    , K4 x* i( `' g' u/ `" U- w: ^0 i( i' e$ J
    9 ~8 N7 ~1 h: e
    7 G, J" F, G1 \5 g# |: ~5 j

    4 i/ d3 m" E4 s" X
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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
    - p0 F4 x' w& V发几张线图比较一下
    9 K* c0 X; u. ]. j: U
    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
    5 [4 H) @* }/ u& D) w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？
    & A4 u- e8 ^% Y2 a- @
    - f0 r5 X$ g2 Q9 r2 Z( Y8 Y
    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。- J0 v0 v$ C3 u& _

    8 a, C( U5 ~1 [
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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。7 t$ U5 A! q; N. C
    5 `+ c; p* G: g
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。9 J8 w7 n; Q& U$ U/ Z& U1 t3 Q. t

      q+ W) F' w1 m3 U7 S+ d" V以上请指正。
    6 B; C" A5 j3 Y* f/ Z) {9 ~5 m. H: n/ H7 [

    ; b# t9 P1 K/ `  A/ @/ I. ]) o2 g3 o! ]7 I+ Z+ U" g
    ( a- D& u8 ?7 t: k, {7 o2 i
    ' l. g# p* Z; ~. |) t
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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
    " D, n# F* ^9 c8 T/ i6 h: a
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    , B8 V. I) ?! R! l9 m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 g3 s- N# ]7 v& F8 M  g; \0 J
    3 O3 A# `; \4 y9 X( _! {& J+ p苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    0 e; B- a4 M. @; P1 |

    9 q6 e( G+ m: C0 m* f“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 V1 x8 H4 Q- P1 K4 h# g  _
    + ^) H$ z' }$ 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。! E, x7 Q  \9 n

    + V" O9 t" w: i6 P. B9 f' `3 i
    & T% F& C9 v$ X) S) K, C7 d7 G2 o0 J: U2 F& q# M* `) \3 E1 ~5 v0 t1 D9 {
    ! Y7 g/ ]' T% k! S/ n4 G
    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。: A. N- d$ C+ B" z5 O- C: H+ g; h
    * m7 T( }5 h' E$ X2 y/ z5 |

    4 O/ ^5 U3 k, E9 Q# l1 |
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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
    , M0 t2 U* N$ k: C
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ! a- b  ]9 e+ H! q$ x) k) J
    “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。: n3 E8 W* ]5 W- Q

    4 m$ \# Y9 A1 [" X& j双壳体对艇型有修正调整 ...

    # z. p7 a; z, J: Q' k' x
      {) u" }& r5 P" H& f美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    / X8 U; b& g6 L" B  Q
    & B& W' R7 L! o' J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。$ R: r: ?4 l% j
    8 G1 }. J% s, ^9 k  e# g
    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。: T4 R& G, E" K8 t6 p% R

    5 c( j; K1 {9 X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. z$ x- Y0 H1 k5 f" x5 b3 b' Z2 V; o+ g$ \+ i' ]/ e' B+ O

    8 ^- m: F& \1 B+ Y. O0 N4 M5 G/ E$ c8 _9 c

    : ~2 \  B! p) \) M6 l+ h( D7 a, \# ^' I& B2 i  z$ H( i: e# \
    3 E5 q& F1 W. x6 s( J
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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？( w6 x9 O( E  K2 f& n/ R% J
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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 - [- {% D2 m7 ?9 a  j
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    . h8 n2 v+ C! T1 s0 x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 M3 I. U. J; L0 ? ...
    8 v/ T0 n# b# {

    $ R( d* r! v+ R$ L; J" X; k1 Y9 o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 p$ H0 s( P/ E* K1 p$ o  {0 E8 l

    1 O) ~4 G4 ?/ `! ^5 C- S4 u5 ~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 P! x4 E( `8 t/ Z3 j8 g8 T! I$ \$ z. q, Q* Q2 s& R& ?, E& @- t
    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。
    % L7 F3 Y$ a/ \* @) A* d! h8 Q3 S  c4 o" T+ S6 H7 Z0 S2 m  s
    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。
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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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