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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 * X, U1 X5 ?( H3 w( H! y

: W5 s: T2 P$ N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。
/ @7 s6 P9 f  d# s' B
" M2 K* o3 l+ G! b# o7 p5 o1 s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。
" l" z3 Y# }6 W4 r7 M
: v9 d2 i& y% L% S: V( ?% Q5 F; N0 d下面发一组照片对比一下：
9 x& a, M" k9 C' m# E+ ?* m8 f4 I0 e6 ]6 H, u) G* o' o
1、        低速航行
3 G; m: W( c+ {! W6 S6 A9 N
1 T! j0 h; J1 t& I# D/ c
; l' U/ ?: A5 ^BATON ROUGE号# M7 t6 W7 v/ e

8 g' L7 p! e7 D* L7 ~. d8 \0 S& T# h9 S0 t
V-2级
* O$ X' n$ f' a! f7 `; q( L- ^6 T/ q
2 `9 G4 S/ H8 A! m8 ]8 u; t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。
; E7 M: b- \8 G2 b5 g0 @( x  a3 F" v$ A1 O( m7 h
下图为苏联V-2级核潜艇。) X! p8 |# |5 n1 c2 X3 [- M
2 U) m; U" Y( b0 r  o/ u
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。
" O, }$ Y' t8 r+ I) B* o; b* f  u1 o2 M1 l3 k- L7 O+ c! z

& R& U9 Z2 I: F2、        中速航行
6 M% v! b+ o: V0 r1 k
& t) s% R% x' Q' E$ |$ W8 q1 s( s0 }9 y- K. s  e
弗吉尼亚级# W9 Y8 U7 }8 x
3 ^- z" {: J% H8 T8 z, P! u
/ M9 m; v4 h0 Z
V-3级9 F! _& l6 t! [' ^9 U+ j+ C

( [0 N- h) U+ [: b上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
' K! F& _* ?. m- q
# k1 z, C9 E  o- _. I$ ^* N% W5 B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 z9 _9 c. c7 u; s% ~' Q
% G9 z. B; P. _/ F: u
9 Z. t" L5 c* W3 q6 a
3、高速航行$ t. S' q' N7 K2 n& }
. G! e0 p. C4 D/ h

9 ~( D0 d5 D( [4 W# _' A高速航行的美国洛杉矶级
) t# r  d% o, ?, ?# X! i1 w5 ^: D! u7 k, J
9 _2 O9 Y; H% N3 ?" k3 P
P级* d3 J6 o$ D, m/ K; x9 D0 O& _

* v& M5 ^5 f  c
1 W) |8 c2 K* u2 L4 u# G5 kC-1级
" Y: Q7 `' A; ?4 m# s( \. X; e  {  N. }6 a; [; S& W
' e8 K9 L! _# j  z( J0 R1 s
V-1级, H3 U! u/ `- a8 ^9 l# D
3 G  {% r% s- r' m5 ~
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。" Q- O+ i0 \5 V2 p( R8 S9 b
/ M- V+ e# v8 X0 d" 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。7 D/ x. B  ?1 M) O
$ P* o5 F9 D, [8 U
4' K  c* X1 _; J' `9 t2 y

4 ^' m8 w, C7 h/ G4 F, _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。9 ?$ I0 E% r$ p& M  q9 R8 v$ S
* a9 }' N6 J- b# v8 V$ o) o
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。+ s9 I# D& Y8 u. T+ _3 B! x4 Q

2 U9 y, d0 g6 a7 y* o; r" C; k$ `  H- B( [3 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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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
    5 天前

    • 签到天数: 2896 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。
    ' r- |! P& w& y/ L% q# c$ O- {* ?* I9 R9 s& l/ a
    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 + I/ z( P* h: ]" u' c
    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 ...
    & I5 a6 }, D3 a1 x
    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。
    . i2 U* M9 ]9 d8 b% r
    % o- y5 e+ V3 F
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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 ' ?: B( b2 v9 g8 Z5 H, f2 N  g0 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 ...
    # X; N) N. ^+ b1 E
    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
    ( R" \4 O2 m( N- Z) ?& t: L% W6 n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 ...
    , N, ]  Y' y# g8 Y; _4 w
    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 3 k/ b7 n" L/ H2 n3 S
    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 ...
    $ ^0 |7 ]; w* P3 j7 ~. P2 K
    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。/ b  r( z: Q1 q5 R4 C+ `
      }( P. E$ C3 [+ \
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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 ! e: }$ S) E  D2 T6 D0 S
    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 ...
    ( O0 E" x2 [6 L! [2 R! g, T  x
    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 , A% {* t' G" b7 q9 ~5 n; r

    " K$ Q6 s1 O1 G8 t4 m% ~0 q, x8 z; }; P发几张线图比较一下/ |0 M# ?+ C( j) U$ }$ p
    " |7 l/ |3 q8 R; B$ d" [8 N

    ( w" C' V4 p% m4 P  G洛杉矶级
    8 s" o* {, f/ t3 P8 b% ^. j0 @; u( ]* O( u# F4 b* G
    + }: t) b! G8 g4 c6 {# E' ]. J
    弗吉尼亚级
    $ q. ]2 y7 [- L& @. y  c+ ]* @4 f7 u& v2 E. A) W
    ; I4 _) ?+ z6 k$ O7 I0 `
    阿库拉级
    5 e, p  B1 m( e$ s1 t
    , c2 _6 Y4 p: c; B# D
    " o  x: G) t* R; x阿尔法级
    7 b2 |  c+ b* R3 a" S+ q0 X/ S2 F: s' v" ]1 e0 _) z1 C2 y$ Y& M
    . a2 W, [- I/ F9 N& s. B, F

    . e! t1 l% `  y; E7 m亚森级
    ( V# S3 p# A) f2 c5 ~" ~" C; p! C8 L6 |2 S

    3 c1 |3 e' v& S1 \# g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。
    ) i5 m0 N5 e, q: J4 |# t8 z/ d/ C8 v$ Z
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。: V* j2 `8 N& Y. G4 E0 P
    , ?3 q# U: O- t9 `# e% Y9 j# X+ f2 L
    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。
    ; O7 b3 v8 w; a8 V
    0 q* h! y% E! p2 v* H
    & j6 m' G: ]. O. n% ]* [+ ]$ W( A- w( m. n
    # C2 i! P! k  D% p, N* C$ @
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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
    " v4 B3 {- L1 f) r' W" m! O发几张线图比较一下
    / e( t' p4 g+ K/ x3 O
    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 F9 k, k7 ]4 _* `  P; B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？
    * B+ r; G8 b5 V. R

    7 i. T* a/ E& Q$ X# C/ e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。* v  A4 u1 i' x, ?; H6 K

    . E3 y. W9 x  F( Z& b+ O
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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。6 p- ]2 b! r9 t! f
    ( b& V6 _) J$ s/ R$ Y2 a
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    5 c9 Z3 ~" P1 \& H# C! m1 w+ }9 C% S! s  n: k
    以上请指正。$ i/ A7 {* r. ?" k
    . M% [6 G  O2 N; x2 o) c5 F% H

    4 ~# ?" X' X8 x& f
    6 i# K: u4 Z2 I5 @7 o7 j: H0 j1 h5 e1 b" x; b4 l
    , C$ Q% b0 \) O
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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 * C! h( b1 [9 G: U
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 : y2 C: ?1 X1 d7 C- D8 f
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    , _1 Z: w7 H) c
    ) t9 `# T: X, U/ ^1 ]/ _, ~* i苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
      I. [% m/ I9 D  n. o+ j* ?+ D
    # R- o( V& {! s7 ~. x3 m* 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。+ W5 z: e- ~; L
    % p+ S# |! P9 D
    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。: R9 ~% a4 y: z
    8 H. e; w. {$ P! s

      G. a  L9 S, M: ?$ p7 b6 T
    & W; \2 u' _0 `8 D; w+ T, v
    ( X: o+ S% G7 k" t# ?9 d6 K1 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。
    2 Y8 n7 y0 m+ a. s7 W8 Z$ v3 D  b$ m
    1 ~; `1 y& c) g5 i$ S) c; 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 1 _4 C; L9 Y3 Q. k
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    & K: }: P- ]# _# B, v“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。% n4 }3 j* j/ w1 I) J
    % W& c5 I. S. z" h9 d" U
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    5 t# v3 |  A% P3 Q
    % c4 F! P( m7 f& r美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    6 F2 P$ F) a6 L# N6 _6 d6 v( G5 p% P: ]0 `! z1 d3 M/ `* 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。+ m3 x+ f3 s$ h/ n

    : S5 r0 G. n6 N7 x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。
    ! N0 \0 C! k8 c) W, d8 D  ]. C$ T7 J5 X9 ^  u! e, k: B- M
    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？) {& F/ e4 e/ ^* {4 U7 ?

    5 T# J! K9 z  [3 @$ b' p. S" ]1 x: ]1 T1 u% N# I
    1 G2 [0 e( u& Y

    4 e! j+ Y9 Q( N  D! ?: l, W: f$ Q2 i1 P' Z

    + f  A1 E8 j* x7 o& `, 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？
    2 a! }2 J% c* S( ~" Q: z- 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
    3 j/ M' Y+ @2 X  C0 v
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    + s6 j" h0 G$ [, S. g+ b+ {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？
      O7 L8 O. ]! B- O" B; y& i! s ...
    2 m" {3 q8 `) j8 K. s( a7 L
    9 B  N4 N( A/ ?9 m9 q1 B
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    # |. |* R3 ]% J* G8 I; V# V4 i$ p4 D! d  f4 ~2 m
    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。
    7 W- Q2 N2 a  `0 m1 V, K7 z) i& k7 b$ W( k  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。
    ! y) Z9 n4 N# h8 @0 ^, J; Q. i: z! h* F- f7 W
    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。/ N( O& I# W! {& l) r! j

    ! U7 t, H6 D# S8 x. l% B
    * z- n3 ^" @1 o/ v
    7 m' F6 T# t) a0 h, ~, r  n3 z& f
    5 z3 s  B6 Z! A
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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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