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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
3 K& I& d$ b, g! v" |" H7 ?5 G+ \( }+ O
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。
( U  W8 r  k1 Y, `! Q" m" N3 ^, j0 z1 c  q" n, l7 d% _
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。# ], q4 `1 `( Y+ J+ g  S! u
2 l. ^( l  Z. o7 A! H+ a
下面发一组照片对比一下：
/ f3 ]8 @% S, Q; R- W6 m; h. R. b0 q2 ^2 ~1 W$ x8 s
1、        低速航行
# E! f. e) B; E0 Q9 Y4 W
& q! o5 a* K0 D- W( s$ N9 Y- x
BATON ROUGE号% _2 P+ q" H% k+ F2 V
" C9 j- \& Z/ C( Q% [

2 s" B( x9 k6 b+ [$ lV-2级4 w) F. o$ E0 h6 J

: q. f, _- z6 K8 @9 p# V6 F9 r/ e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。$ R# p, Y" \6 w3 c/ T$ O
/ R3 w* v4 h# h+ Y* J2 X3 @' r
下图为苏联V-2级核潜艇。
2 s* k( p3 z  \, k/ f
3 ~/ M. U; j& k: M/ D7 U4 o3 C% v. Z. 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。$ Y2 q0 Z9 W/ r; c4 E4 b

5 V9 R! g+ W; D6 n
7 H. [. `$ h9 a: A" O1 w) v2、        中速航行4 [& W( G; q5 ]+ C& V
. D7 Q( M) T) a! t. f1 F8 m
+ B6 s) v. R0 u: R' G% t' q, E
弗吉尼亚级
6 l5 p! z6 w6 v6 }: j; j8 A2 u9 l6 Y; i- Z" {+ s3 p1 D  R

/ L3 k+ H- h9 J; z. P- g) zV-3级+ D3 ^0 Z. |% i  G
  ]  M! d- a* v
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
; p( X* Y4 g! J6 C; h1 ]3 k! D/ S1 w( V* x) {! O
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。
3 s' T: g- ]" ]$ F- x6 z
1 d9 C* ~4 r  @+ l4 _. u, X8 @7 Q8 \
3、高速航行
! A( e% V7 S1 P, c/ R0 S, h! I' {7 E/ G0 U; y8 ^
4 o/ e9 r2 c5 ?* X: z
高速航行的美国洛杉矶级
. p, H7 f5 P5 i6 C0 f/ ^
- `+ x7 S# w8 V% J/ s  p$ s/ C5 d, G2 T- z2 Z- W' G
P级# C0 w7 f, g  Y" q! d6 X
: V3 Z9 k5 O6 \" v. L0 |- C9 Q, y
2 r( L/ c8 m2 `+ }$ ]+ g. i9 _
C-1级
  A' V5 y4 [7 d+ {" {
3 V; ]' i) g8 o$ r) P; H$ X4 [' r: h! j! l& P* T4 |  `, y0 i
V-1级9 J& B& H9 p/ Y" X: U

+ a$ w- X' c  m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。
" w1 q+ R9 @. L% D0 v9 G$ t7 L8 V  r! E& v- `! B, t+ T
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。6 o' `3 B. U- f& X* e6 P
( \, f9 {( D/ U' w/ V+ r
4
$ T4 D- n5 R+ v# ]- I; k
7 s8 S" e8 r; q1 u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。/ g8 i) J8 D6 x6 m8 q2 k' ]! r

: F" c. R3 o# B" t: \& U; W9 t2 _% T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。0 V& P0 y0 [. k4 _  a( X

! ~! P$ W3 i- p# `3 a4 h  \# \2 J! Q

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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
    13 小时前

    • 签到天数: 2620 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。, W/ P7 D, L% n! U2 D
    - X7 z( G5 s" d; 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
    # C4 o# v. B0 t( \. O8 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 ...
    1 {$ a: D3 f! h. a. f: y; 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，艇型基本就是个圆管子了。6 a. p- z2 h0 o* r

    " `, S: R/ Y1 d: `. q- Z  _
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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 % K7 G% j8 z$ x( X: r" U* g% z/ m9 z( g7 n
    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 ...

    $ Z! n2 @; o, Z4 ~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 - w" V8 C5 e! e8 z  N; N! 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 ...

    3 w" ]% V* s' m- M! n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 / V# d. Z/ @$ @$ k( G$ _! i
    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 ...
    4 I( p- c; f6 k) J1 |: j  @4 J4 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。0 L- J) s0 T8 S* ^# e
    3 @( @; i# A: w
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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
    7 e0 ?& W: n1 r) M$ j( ?; I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 ...
    $ o  ?# P; v7 q! L8 S3 a
    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# d( R( P+ |+ u6 R

    ; L; q1 x* U' C0 E% {发几张线图比较一下
    8 W# J# e& a  L% f4 r5 b
    0 D; N; `+ R( m0 [
    5 K. S, r7 A" M! ~洛杉矶级
    7 ]* R. Y' w. Y8 v; x# L/ n
    9 ^9 I0 L5 [0 i! N0 G5 X( t2 Q: k4 V
    ) I5 t& ?4 t1 S( U& W/ ?' I1 v弗吉尼亚级# t! j. j! g- s3 V" I
    ; o3 H: M9 B4 j* _( B
    4 C' Y8 o- C& v0 _, z* B
    阿库拉级
    * {, a6 s. N; ]- T/ ?2 x8 A) E" d6 x# R7 t. i8 D$ K+ m- ]2 Z/ f

    8 P' H7 O0 G( r: r9 m# P0 v$ n' T阿尔法级+ H+ b0 }% R& L
    2 o( C8 t  r- j" S$ f

    9 Z, @( Q) H& U: w" b
    6 c5 e7 @; Y; R# Z# j* k2 K( J亚森级
    0 u: f$ ]9 L" C& ~) p
    ; `! C3 D8 H1 E. [3 G/ x0 Q
    - `  P) s- q1 E0 R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。9 n; ^5 v9 Q9 B( G; t

    2 C4 J& r' a0 w: J, C; K3 T个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    + Z% L0 T; r5 v( d; K9 ?) @& B1 g0 ~, O4 Q  x8 D3 \
    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。( ]3 n# |4 ~/ l- {( S2 @
    8 ~) }, R2 G" S' Y/ y* x
    9 C6 U0 [& B. i
    * U6 v: e* s# L" ~- n" U/ Y

    2 M8 S+ H8 R* h
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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
    5 o, R8 @5 y9 s  P5 t' e; h4 V发几张线图比较一下
    1 ?9 m' f  _% T& O. P! `; ~
    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 % Q# B& a' N  g
    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？

    ) c, B: Q) l- Z/ s6 a) b: v1 T$ j8 S" c; ]. G* i9 t1 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。, I  g- `  |8 N+ W3 C% t
    : c* O$ ~0 L# |# {- 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。
    6 |3 L3 C8 [& m  o- x' V8 M
    - E+ Z3 v3 {4 u, R! n: z4 B  T苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    / J: Q3 H( [. `, D6 n: ^
    / x3 ~+ Y9 R' ?( `4 H  s以上请指正。9 d4 q2 `7 h& t" G

    0 A7 O. B( }8 h9 t1 U% G: D! D+ ^
    3 F$ n' T! I1 ^' p& t* x4 x  r3 s( f' A$ k% ?/ D
    ( o. @. O/ _9 o' K
    $ k6 P+ ?+ B! V. h
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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 $ A+ {2 D0 i; m0 u
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 $ n: ^0 \. i1 M+ R3 J+ p% z: t
    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 L( F( j" m) p  r* R4 s8 m) O: l
    + P4 o7 ^. `8 t* k6 q
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    % ^. x7 i- Z. N& T7 ?6 y
    5 h: n9 X# ~  m1 _! @8 ~* I: a1 M( k; O“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 @+ W) Z5 ^3 V; H% [! X8 t# g+ H+ k9 j3 ]
    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。
    8 y1 |* i  Y; f" Y8 _! J0 G4 a8 t, e" j
    ; ^8 z5 {9 O! L  q7 Q) F# y4 F3 ]& a- @" V# p  ]0 @
    ; s; a, ?1 R1 ]0 W( G+ T' I( i3 k+ Y
    ' N+ z; i! y: f  F2 v. _
    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。$ J' t/ ~4 W8 x2 T

    ! W3 f' G( G; P: }
    4 }2 P0 G0 m3 W. R* Q
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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
    7 n1 Q( ]+ i( l+ R
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    . E( M! u' u! o& U/ g8 o+ G: S“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。
    . F( s0 ?$ V6 p; Z" K/ B: T, x3 A0 h- W, c6 [3 U
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    % K( s3 F9 ?4 k8 l! n
    9 m' U; o+ z% q  j- b" v0 p
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    . Y/ J7 k* l4 [9 }: P, C  x5 f0 `; d1 ]; 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。
    % b, R: n2 l/ x- o$ d: }4 K) [/ h' R& J
    % f( v6 ?  {/ [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。& x5 Y5 g* F. I# q- T- }4 \
    # O& @- p! V$ `
    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？
      ~# N& k- W. ?! v$ g" ?+ m3 r- z+ S9 ^0 w* A
    5 o4 l; ]# s( P; i
    ( q! `" _9 H" I

    " F1 i' V. z0 n, \+ ~5 s5 D- U* ^4 e: B5 P9 F

    / [& ]4 x0 _" I2 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？& _: |6 E; e$ B  j# x3 }
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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 * p+ e5 O' h5 i* K# Y
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 % x2 u* s# A6 V, |, @( d4 k
    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？0 l! u. I, p9 h
    ...
    & R" I8 Q+ f1 j3 k: G4 n
    * X% y1 y1 c; I3 R5 r& f, q
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。. N( A. P+ Y' K, L1 a% k
    ; b- f1 M* j; U2 q# R6 Y
    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。' d" D& [! e, S4 m% f& \  U6 F6 `1 w

    & o( [4 L  X$ U0 Y# M& ^4 u* 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。
    + Q, d3 G( ]1 f% g# `5 a- X8 c; Y1 ]( p% l: _
    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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