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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 1 J/ ~% q0 E# G; P+ D5 N2 o, y
: z) S: P4 U' Y6 ?- X8 {
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。
, \( ?; h' O1 q0 z# [/ @7 V" z2 J4 W. D+ a: f
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。9 r0 _6 N, a2 i* g5 a6 a: E! N

( V. a, F2 Q6 l/ {* K/ Q  @下面发一组照片对比一下：, ~$ M# n. o; e* z, E: M  J- r
/ y* ]8 @+ q% O  ^, a) m+ I
1、        低速航行
2 o. Y9 j5 y6 O: m$ `* h/ W- U; l8 ?6 Q9 y' P' [" v
: P: u* i7 V9 N
BATON ROUGE号
. O/ |" J  p! f8 C
2 |: B3 a5 @# T: A" d! {
. M/ e# z+ f- D6 r$ b. T6 |* KV-2级' |9 C+ }8 w3 B+ B# m, v" h0 @: u4 s

6 {; P; s. s2 c3 e6 ^# T! {' q6 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。* `" {2 M0 F6 N  q4 W. x" @
% U" V# s" p# ~( |3 J9 U/ N
下图为苏联V-2级核潜艇。
' u5 }6 @# T# a! v* o, F  x
8 o" a% e9 |2 \; x) U5 c. W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。) u8 J# a0 J! n% O- g2 Q6 B' P

3 Y5 V* H5 \, p
, R) L1 y: X" z# c* K7 x3 W+ A. u2、        中速航行
0 j: m% O0 \# f1 u# b3 c/ t; M/ M
% ?# N% E8 U8 M+ O3 V% \9 a5 W& Q1 d6 c) k5 o+ Y; m
弗吉尼亚级  u) n9 t6 P  r5 V
6 q/ F2 ~& T3 b) b3 h! d( t( k" v

: f# z+ s% ?5 A  k$ g9 D* [V-3级6 ]6 P4 w" U  _! P! F4 E2 @, Y
9 E' \9 \1 F. o0 b( z8 P: C5 F
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。- |7 O3 R- x5 z

$ i) D, _1 z; i7 _2 p2 [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。
" ~; r  e" i; d, ^1 b: P- X' P0 y5 R  f/ n- s) l" v4 M0 |
/ z% y3 N7 X; k0 Y
3、高速航行+ [- W! m  e, n: J! P; ^

( U; B0 R) m" r6 e: s3 S+ W) k2 Y9 p( d
高速航行的美国洛杉矶级
3 l9 {4 `" O1 o! u3 f# G1 Y6 ^
' z: R$ |& s% _8 e9 _  a" K0 T$ `
P级* p- o& @7 z9 w; X

+ `- d0 O% \% H) u6 c- V4 {9 N/ g. |; e, o% M8 |
C-1级. C& ^) O3 n$ B

, C2 r. A* s% M( B( _- m, e7 r
* H1 ^8 V# @, a0 Z* L, f  Y" hV-1级
. q# ?0 h* e7 Z( W' D2 d! Q7 x( G$ d; }/ [# U! k, S
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。+ y% f" I2 C3 I) y- i& o

+ x/ C( s& D0 s$ Y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 ?: C5 H  K% \6 k# a9 n

9 |* I: r, g+ K9 c4
6 T/ q  ]# f8 w0 J- C$ G
0 ~; 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。
2 e/ s: L% o6 B( n5 m
( L" j% ]2 m5 g9 e. A9 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。
! b4 d+ h, N& w0 ~# r! d5 a9 v& a# h, W1 i  W8 Q# a/ f- U( V

- @8 I; e0 i0 j, O2 O

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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
    11 小时前

    • 签到天数: 2490 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。
    1 }# x; k8 U" l2 F' U0 _" U  d% j- F2 h- r% i  R% N, k" 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 3 y" a9 [5 U& Z6 e
    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 ...

      {! k2 [, B& E/ s' Z* f5 B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。* C2 ?2 B" ?5 U& g2 y
    4 f8 g& D# m0 J  G, z* ~7 K
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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 4 d$ F. G0 A' m
    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 ...
    9 X% x2 ?( y9 b' `+ 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
    + m& w6 F" b: u' B1 y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 ...

    1 d( @5 v. p: ]; {8 X/ ]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 ! X2 s: t9 a: s* Q! r6 G" W
    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 ...
    ! h* y2 w. n& x! C; U6 J- C! |
    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。
    & R  [7 S* Y) v& A; k
    3 K5 ^; i! q5 B1 n
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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 $ Y% S  @/ m- M) 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 ...

    - a- G! }" ~6 R  v5 N3 O7 j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
    ) Q6 t$ t" `6 H! t6 l3 X7 _$ A4 C$ x; Q" q' d. Y
    发几张线图比较一下
      l. y1 ]0 m% V3 f" o( T  Z6 p2 L/ Q/ P8 ]; R
    7 k3 f9 P( x& ]4 L0 s6 D
    洛杉矶级
    9 T0 p& y: e5 A0 r# s8 w
    ) @9 h5 l. f7 q. }8 o4 _& b' R! o4 w! R/ ~5 x  D- I
    弗吉尼亚级7 r  K# o- l3 m0 `  L  _/ m' j

    ; l, A# N- H6 v- W$ D- C3 O! J$ @" @% p. f7 R% k1 j, W7 x
    阿库拉级9 B4 E! `9 x$ ?7 p: H

    ' G. {5 O/ J3 b5 h3 m" |+ k3 d
    # \+ r# B  ?2 a  }8 F; d阿尔法级
    ' d5 `8 z) c3 {' u3 w4 k) C6 @  w
    4 X3 y0 z- s4 p; \3 o  a# \: f! T; _; }  k7 T/ S6 j3 Y: O9 @
    , \. C5 I8 n. {% N
    亚森级$ C$ A7 V5 _! `' U2 {# {& m

      m7 d& c, r/ K
    ) Y1 P0 A* R% L4 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。
    & U6 K& i) e* o( l. ?6 P8 a0 ^8 b/ V( u
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    / p! z% E% s' i0 ]- e' ^) N$ \  ~- G: p. z- D, H& s$ @# k/ S& _
    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。1 j* [- P) ?; s) c/ S' o

    ! H& e' ?1 \* @- w& h& R4 m8 r9 V0 ?" ?# X" Q# b9 l
    - p) @, q7 q5 c7 C  W5 d5 H
    + c. r. K0 G: b2 _: U( l% r
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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 : e* Y2 W: @, z6 V
    发几张线图比较一下

    $ G  O& q9 R7 l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 6 f1 j3 C) G3 T
    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？
    " E+ R' s, A" Y/ X! V

    ) }& W" Z: a1 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。
    - z- C& N. j+ f# k! K3 o  v
    $ K' t- E/ I" s) P! N5 k  J
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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。
    - v6 f: l! @9 O* L
    7 ?  J9 y% j* q  L9 m  c2 F苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。+ \! ^- s% W' A2 g6 G
    # H8 ^, K) t# g, d$ K( K
    以上请指正。
    . h, C2 I4 ~/ n  \+ T5 m
    + O+ D) q7 ?$ [! K
    . \6 `  y5 U, b' p/ U
    ! c+ m- A) r! a* D$ v' i
    9 j7 y/ j/ o1 u
    2 o( q. G6 m# Q( p
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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 1 t# w! r8 e7 X0 w$ N
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 3 p8 \1 _( p' d
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。* y& a5 ^' G* p1 d# O" J
    2 ^7 R2 S+ \0 u! G, J5 W4 D
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    0 `6 s4 e, r3 o; }  O
    5 {( Z0 V# [/ E! {7 D( ^+ i/ M
    “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。- E! i0 c1 A' C# J6 _
    . M) j, u$ h# K7 b3 M/ J
    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。2 S4 q8 y" j6 }" H! Z" ]

    . L  X8 Z" \: V9 P* Q5 |) c; @4 O( e$ N1 N5 L# U- ?0 [0 K' n2 ]

    ; i9 d& V, }! h$ q# @, C5 S# }) @# ^1 W9 R* N9 W
    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。
    , n$ B( @2 q! p1 b
    ' N* ]$ \- ]6 r$ O" b  ?) _1 g" y, s
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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
    % y* E5 y1 k' l$ }, e4 l
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 7 v( v. i! M/ V3 A1 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。
    ! V. S6 x5 F8 h: n( a; v6 Q0 _
    7 V0 x2 i6 R" R$ s1 O双壳体对艇型有修正调整 ...

    ' f9 j4 ]; h( X( s' \* s3 K, e* l# U( ]% w
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    , J# D5 z1 M0 v" g/ W+ s. j' M/ e4 n6 Q9 h' }$ c7 S
    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。8 c* {7 E% I6 g" |4 l( q

    $ Q4 k8 N' e9 b) E, |. P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 Y& n% F- X7 }

    ! S4 Q; U+ G% T, U  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？
    / F  G; A; ]7 ?7 y  `
    - ~7 H6 k5 G* n: C8 W8 f3 s2 Z2 f! K0 \1 M, c

    7 w6 E' o: o9 P% `6 ~( O
    + R1 N! S" G7 m4 d: W" p6 I5 D, J9 L6 z+ E% Y) N: l: h- _

    / M/ @. D0 v! H1 S2 D$ z
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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？
    & _- Q% P& `" V% P" Y! Z9 z0 K
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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 / c6 A2 N& C' I( U% a4 H0 y
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    6 H8 y7 u$ P8 `. z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？! Q8 ]. @4 V4 }: q: S+ R5 a& ]4 j# Y
    ...

    % K( N1 E- r" Y
    # G+ v2 L% A4 Y% r  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。
    ( y* h, t7 W( t" N
    , z& ]. w3 p  G6 T  `, p$ 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。
    : t( |$ G$ p6 l+ e6 O
    5 G$ [. @2 C" 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。8 u) b, ^0 h5 U/ w* y; h' x

    - K/ b6 v6 c/ b6 `& i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。
    7 J! P# W7 h& q8 \- u  q' r6 w5 f- w

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    xlan1976
  • TA的每日心情
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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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