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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
; s2 V5 b! H+ I) Q, C
0 \" u+ x: G) Q5 G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。6 X  I8 {) X! L

4 |- \# ~( _4 g4 k$ ~6 D9 r. V% P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 O9 ~. D: G6 B7 n
6 c4 Z' g- b9 d7 p下面发一组照片对比一下：
7 J! F5 z* \6 X
! l& [4 `0 P) v2 T& D8 R1、        低速航行
# V+ B' a1 l0 M/ _& R" d* m% i5 a1 I7 B  r9 e0 F

9 ]6 ?5 k$ e3 Q% H3 F1 c4 vBATON ROUGE号
3 z# o5 U8 [7 p/ ^+ l+ k* [& E, L" G% w* B; x* {" ~

* u2 C0 e$ L0 q' a+ v' m, `. n8 t* ?V-2级7 c% h* Q- D- U) I& l- k( D# D
3 U3 m6 L7 C# Z+ f0 c) h
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。5 H& b6 F8 Q/ Z

/ b9 c. M" m: \$ L下图为苏联V-2级核潜艇。# ?& x1 p' T, a# `# {

) D$ ~' G: g! r5 \1 K8 ?+ O9 D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。: O8 |- _8 F  d: Z* t, t

  e, J/ P' Q7 f7 @# H
9 G, N4 b8 X8 f% E1 O# a2、        中速航行
! H3 b0 V" z% \* H8 u8 h- d7 n- \" y" J- C+ S' N* a0 i4 c
! Y, w/ I9 l( P$ l8 @7 x( h, N
弗吉尼亚级
9 g  P4 {: D- ]; Y! C; p* y% {; S7 e$ p
* }. F* C, P: M8 c- o, O) Z7 D# D
V-3级* E' b0 K& X: M9 u2 ~9 E
/ v- _9 w4 g  X1 z
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
! s7 ]+ K3 z2 Q& \1 c, B) U* G0 g- m; G; D5 L# F- e- |! x6 A
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。$ Q& U4 s: |8 _- I4 _  z, i

5 k8 I0 C& |  |( g* O* x/ l1 Q* m7 o' g' m2 D( j4 z
3、高速航行
( S+ a  Y( q$ x3 y9 F3 ], {
3 x( ~+ S( q" k% K1 j2 _5 F( v7 \) x2 e1 `7 ]2 S$ g9 W& L5 h
高速航行的美国洛杉矶级) l* H3 p& P# f" {3 {9 e

5 T1 r$ i+ S1 h) ?. x; H1 W. R# g. ]; y, L2 ]
P级! m2 m) P( ^0 T# M

5 t  Y  |- \6 |8 N
# ~0 d' `2 T/ d$ }4 _& NC-1级4 [. Q+ g. @4 i; j. D% N

" _  t! X7 W9 P% v# ]: n$ _; E# `3 C& c; }
V-1级
$ _; d& C' Q+ L2 C* x7 D3 o# P
3 ~! d6 m2 Z" D0 [7 n9 P) p* s1 c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。
( ]" M. J7 w  O" q* S
5 N: b+ ]4 P1 L6 a/ U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。0 q3 l! w* w. v# J$ t

# d* Q+ ^2 ^& ?2 `! Y/ J  I4/ U8 A- I: {) O

1 R0 p$ S: U, T" e- d6 d/ X* {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。* X/ U5 a# U2 n  Y3 |9 j

9 O% s. [# T, u: L7 I' h$ e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。
7 I0 k0 [" B  a# p' R0 Y
8 d9 x+ U8 c2 x" ?% L+ a3 o+ @) s5 p( [  Q* H( `# T

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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
    慵懒
    昨天 08:59

    • 签到天数: 2244 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% p8 G5 G: U' R2 i) Y! W

    4 q' X( I$ e) X4 \( n6 w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
    & P) d, i4 P/ c! c2 S7 d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 ...
    2 G' g: ?1 T; I& V
    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。8 {3 B( A  r7 w3 d

    1 }# T. U" U5 F. u5 ]$ h7 T
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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
    + v6 U) o0 F4 r9 Z2 N' 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 ...

    " e! o6 c$ B; c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 & z: b$ K) b- U# ~% g; p2 ?( 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 ...

    8 y& d# b& h1 ]  E  G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 ; U) m& _4 R- a7 y
    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 ...

    7 i, |3 [! [. }1 V8 T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。$ \" j7 Y1 S8 a% I6 l1 W, z* v

    $ O6 M3 h; p6 h" V; m
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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) r+ A# ?/ \% 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 ...

    : T/ [  B2 {5 t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
    ' g0 v0 N& C8 P9 g8 j. n' R1 j$ |4 l- U4 H  Q
    发几张线图比较一下
    + [. P( B8 r9 b- Y  u; Y- H7 _! Y$ I( Y4 ?  V* W

    $ v2 F2 K- i* G4 @4 u洛杉矶级# m, A- q: l/ X. a& C
    0 x4 j5 c/ W" I" `
    1 S) `3 w7 ]  K, n) w
    弗吉尼亚级, T7 Q! W" s% c2 ?1 o4 t

    * p' q0 o$ ~0 }1 S. Q7 v
      P, [$ X) c, Z1 q# T1 l" D- F. g' t阿库拉级
    ! k0 Z' c/ Q& @! W6 e- a0 X1 z( o
    " p$ c- k7 W* R  t$ S7 ]
    . u) Q9 }" p( I  T; l3 N$ L. d) G阿尔法级; t: ~+ {' v! C' e* {1 C
    ' m6 N, d) c4 g; P
    : J' M& [5 X( c& N
    3 ~8 Y3 v0 `: z. A- N3 Q; D* d( }
    亚森级  v. z1 W* a( E' Q1 Z$ @  k

    - m8 u$ O* d# ?. m- s0 a& u6 ~6 V% Z' Y9 N" m$ E; v6 I
    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。
    * i/ Z9 m4 B. ~, H* }+ v
      c& r: m) [$ o9 `2 t, _; b" ]个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。% R; {# D6 B8 l- v! {/ `8 G: k

    ( `" @% y5 [( c: }6 ]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。
      b) |; {; g$ S9 h0 h9 g: |
    7 G/ ~, P: i0 u% Z( W! _4 {/ v( T; Y, d
      L- J0 e7 o6 f1 X4 b& E. t

    . I' m3 ^/ H0 a- j
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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 / ?  `( K* L$ k. ]2 y% w
    发几张线图比较一下

    6 x1 P, Y: [( A$ W8 R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

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    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 9 `: y5 |+ f/ H+ F1 w  R6 v
    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？
    4 W* f5 C3 l, F* I+ O
    $ K; z7 A) M+ |( {0 `% l1 I2 K
    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。
    . e9 B& e1 r' D' `# ~$ w8 l- o3 ]; l9 u! S# C" K
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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。$ ~" s& o+ Y1 w8 c! F+ e& B
    7 [4 `) x( J+ R1 X$ Q; {0 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。4 ]3 _. F# W! U- ]- R" @  K& U

    : R+ s/ M( @! A* X以上请指正。
    , }* f8 w& X  H/ S  y, \" i% o2 b4 U- S+ X9 \6 ^! y, G5 X$ F4 z6 m
    0 ^9 x& b! [, V! ^
    , ~5 x+ J) l9 r9 c1 }4 L; L

    . H6 W6 ?! n2 G. d$ e$ L' T0 b
    - M- F6 p2 R4 S9 c/ R) D# }& Y: o
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    潮起潮落

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    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 8 ^( \% O8 \' `  y4 m* p6 [
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 4 u: t; v+ u, V
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。: _* H# ]7 e: A* y: |

    , I$ F* V: T: Q! S  V9 q苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    4 x' q$ J0 X7 L, j# t4 k; f
    7 A; x  F- k+ \$ ?- `$ p" ?
    “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。+ s- H3 a3 C4 ]: m6 {) d' S
    9 c4 X, I# p% F3 `: G
    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。
    # Y4 Z& J% l* W' e1 b! T, I& k( _9 B! Q
    % v& E3 b( E, Z$ K3 o! \- J8 O

    / j; m. p7 w3 M$ ~1 Z# M  B5 B) Q$ Z* \3 a: M' z: Z
    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。& i. }% h" B) y
    * d5 m+ f6 t+ C! \

    * `. m4 X( o. r1 e. }8 @' r$ C
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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 i' ~/ \( O, t; d
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    * n% |8 F6 ], w$ u2 O% e, B* b: ^2 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。
    * H/ |# `% j5 ^# ^1 e# w: B* j- C8 q6 N! L
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    + `( b/ O2 T# V) \* q
    + B. [3 z: o. a! V5 K* ?. @, n; n! g
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    8 U) T# I- a" p( R1 Q7 J* r# |7 A
    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。
    . [' q9 y8 H# N/ D' m
    6 g9 ^. k$ c! a; q0 ~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。5 Q# T# u5 Q7 [2 ?6 a4 c

    " f5 F  U1 d1 [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？' [4 h! H! [: K; o* L
    ! n% ^7 W/ M7 ^# x2 D( `" t

    7 Z- f5 G8 L/ g( ]' x( @$ P7 K; j0 K$ l/ k, {' X7 a8 Q
    0 u' X& k6 d1 g
    9 j$ A' T* z5 j- l

    0 `4 Z6 B' E3 f: J7 ^0 t
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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: u: l7 m* h+ o6 _0 H+ W
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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
    ! v8 B% d+ n, i; l
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ; v9 n" O# {) r& x) Y) o0 ?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？- z, m, F2 e8 G6 ~" f
    ...
    1 H9 s1 t$ o4 m4 ~) P! |# N: u4 y
    , b( {8 ]& p8 w0 ]# c! r
    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' s2 ?* ]+ n8 r7 X+ P0 u1 g4 T9 w3 J. ~' {2 b+ ^
    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。
    ' u. c! h" _# Z/ e3 _$ o
    $ k) j& R+ }+ x1 c# `1 A) c9 u0 p" S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。
    ; T+ L* S9 D8 k- g  d% P# p
    ; u. g" I0 h, b+ v7 y7 n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。( o; j+ g& ]" j6 P8 I9 t0 E) L
    # n, l; z5 U9 @3 F% q7 s  y
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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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