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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 ) G4 V+ t9 t5 R; g( u) y7 Q( X
. ]3 n8 x' z0 B
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。
0 e) I5 Q# u1 h. o- d) B7 Y4 @, r; Y9 l/ @/ G* {. n6 F* T
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。0 ]7 o+ k8 z  D! s; h
4 r: E/ ^: H, e! U3 \
下面发一组照片对比一下：
5 K2 U8 s2 F' P: w, X7 D3 u; ]! A0 j# E
1、        低速航行
! u( t" D; ?+ ?& K: y' U/ Y( R' z5 _: q9 A$ L, ~9 @  w1 q& e
" S2 i$ ]" f% U, g
BATON ROUGE号
; P0 Y) L5 @3 Z3 d. v7 r1 J+ D* V8 J( W- u
- _- @0 n0 ?% o
V-2级9 g3 U6 M7 K  h
3 u" G: N6 Z0 i; d$ Z' 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。& S7 @+ q: Y! _" ^
" p* G) }+ l' p4 u! n# f( }; w- S
下图为苏联V-2级核潜艇。
. ?/ Q  k' a6 X" m  t: b  Y
' p9 o# Y& Z7 V) v5 k# Z1 @1 ?0 G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。/ f/ g; O% E" M* W4 C

0 \$ c+ w- ^) t. Z4 e3 g5 y) H" D& Q6 R, G
2、        中速航行
  \. v2 V8 y' q* N7 |4 U" o0 M1 W5 m
' S' W: O' `# k0 g# ?
弗吉尼亚级- |/ p( d. J4 c& A
5 k: ^) w' m: ~' T6 P

1 i  F+ R' a: \$ B# bV-3级
! Z& c; }5 P& o% A8 J# x; u! i/ n) C5 A, ~
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
+ @9 }- w2 b. L/ _8 P7 P6 x
  A+ K& o1 U" p  d: e4 J5 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。
1 R7 W) r" {; s4 o5 F6 d2 M
8 C$ ^  @1 X5 q6 `
  N2 @( n0 N. q4 J9 i9 [; h! g  }3、高速航行
( ?2 u1 p/ {% `3 {4 w) d, w! ]8 l/ N6 \$ c/ \: _* n
) v; t" G/ \+ D8 d
高速航行的美国洛杉矶级8 ?( }1 y" r# x2 h' x7 k1 a
* S9 p  E  l; R, ^
6 a. R4 ]/ c# C7 \2 U, K* A( k
P级
+ a9 i; ~  ~6 s" r
9 z0 g" s2 m) H" o+ p6 S2 P: U4 s$ J% ^5 T1 F
C-1级
9 y1 I8 j& t! X8 o0 z
2 h' k! U$ i+ ?( M, H! h+ H
$ D5 S6 }  W  f5 q1 pV-1级
: V. S4 J1 A+ b/ I# i0 B, ~% f  ^8 k
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。, A8 ]# o8 n' l! `
4 [8 w& M* I& b; }! y1 Z! b
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。/ \1 @8 B0 r0 H! t
6 H4 A8 b0 `0 u9 R
4, w# A$ F# D- b
5 u8 p% B( C8 g5 z1 N% }
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。
* u* Y! F7 R. L! F& L! X! X/ O& D* I  J& T, 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。
5 j: r# W  B- k! ]: M  S
5 y5 C8 _- M# W2 T" c$ J! r0 C, n
# T. _! D1 V. Q, D% V2 n6 ~( t& v

评分

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
    6 小时前

    • 签到天数: 2288 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。
    5 f( e3 t" h! j, u9 Z" w' w; c1 f7 Q* H3 ~/ e8 b% r
    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 6 ]! t! B. v# ^  G- 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 ...

    + }* F' o6 z- g" C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。( u+ v$ U2 ?7 u; ~9 E

    " A; G& P- p; G8 U2 w& l
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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 - Z$ a6 @0 D& ~: 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 ...
    & P1 W# @7 {( b! {
    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 % G- U& [* Q) G3 h
    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 }! x. a2 K& B
    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 ! ]$ Z# f3 V7 p* w- t
    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 i6 J$ G" C5 [5 o0 s
    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。+ o/ c. H5 `/ ~2 z* W/ V9 m( A$ K7 b) A

    7 K4 I& }+ W- \- v3 x
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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 5 O) [" B% r. m( \+ l* [9 |
    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 ...
    ( H; P  j& z' Z# x- N+ E5 F
    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
    & B9 i/ @& I2 ~
    3 t$ W3 M" N( f. Z发几张线图比较一下# t0 {8 m" b) K. S$ R
    ; G  T1 ]" Z- ]7 Y) `& t
    3 C. e) c) ~) m7 H2 C/ a
    洛杉矶级$ g( R& G8 |% H$ Z- }  [  x
    ! I7 x) H# [# g. Y: q( W7 W
    % A* F0 x6 E& X! F5 `( d; N+ g
    弗吉尼亚级
    ( C( j2 Q$ r2 {# S% f/ M3 t- a; @5 K% a# I; Q5 `$ r1 L3 |3 X

    7 `3 _: @* b  I0 j0 w% I( Z* s阿库拉级0 f0 S9 T* R( v& Q- ?

    3 y1 b! h6 A8 |3 E- C4 R- d7 i* ?1 o8 {+ l' D% F6 Q
    阿尔法级8 u+ x* T4 I0 t
    8 U7 U, ~3 P) s/ Q
      A& P, q' k2 W( w, O

      d4 H! V% n( r3 N5 T亚森级: T1 L2 X+ t! U" E7 E- h

    ! Q4 H) M2 Z5 X' p4 `1 o" l: u% J# s7 \& x
    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。* h) T" T$ [5 h, ]5 ~' V, T) S
    % L  P7 J" U& H0 Y2 t4 n
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    4 k" [& z! ?5 ?9 ^; ~! h" _) X) ~5 o7 c6 g- C
    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。
    5 N8 |6 j- o0 t' ?4 J0 _$ a& z9 T& y$ I

    * r$ c( b+ c0 ~" b& N% r4 m( g9 V0 E( e! [6 t* B  }  w4 \. Y  s: w$ P

    * ?' }2 s  J, y
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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
    7 c9 V: {+ J; u! m  E- X+ I发几张线图比较一下
    # O/ P( L6 I7 h' A
    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
    8 P" U5 I( m, O9 ^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？
    ' w: @6 O6 J3 k& E8 A" u3 c2 }

      ^# ~3 Q4 d& M* D7 Z/ A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。$ ~+ R; t$ f5 }7 k4 d
    # z* y4 B9 Z# A5 `- l7 P/ j1 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。" _5 ^2 ?' r! f

    4 C) T3 ?6 [3 a- Q% _苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。8 D7 D  v  d' N3 p: J! O
    $ q! w- E% j) z* o, s
    以上请指正。
    8 ?+ ~! x( P8 x3 p$ b: }9 R' ~: L/ b2 |3 X6 g& z# i, P+ U

    + h" f2 g% U! |( Y5 z1 ?. c. i6 }
    0 @* x( e7 {. v+ y' O2 v
    & z! R6 y* B5 v/ \' F. e3 u' w' v& K( f' V# v' ~
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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, v& C) C) P0 S8 {% @, V  W$ m
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    7 `& Z  j" M& n' {  Y美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。5 v9 \+ d* O3 G5 h% U5 p

    3 U3 S) N5 b& A苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    5 S+ |8 ~$ `. n  v
    , }! z8 F$ Y9 u5 n2 F2 z: Z
    “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。
    * n6 d6 D% g: T" i6 o4 q9 i1 d
    ' d: Z! M: {: `+ m  l" ~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。
    6 E9 N- R, l( l+ U2 f) U4 k; o) @1 r. {0 {; H$ _- X
    6 x) U) {4 R5 O8 X5 o9 q

    : {7 P2 z( \* }5 Q4 p* r1 V/ y. S: Y- H
    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。& c3 {% r0 `6 m3 ^

    2 d3 f) v2 s! Q: d% k! K) S! k+ R2 @0 m% |" o# [# |8 y. o
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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
    ) j2 u( n9 T1 ~: u0 Q* X
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 8 X5 G4 Z- I) q7 O3 r0 N9 E0 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。% }9 a$ h' o8 M3 }5 G! Z
      D/ u7 j1 L9 p+ J% f$ E
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    2 [% W- e$ M% a- O, V; f* U

    ! J( L$ m8 L1 N0 d2 u  ~' f8 ^美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。& c7 d" b+ m) [3 e5 O/ |" n

    ) g* b1 b5 Q# e( x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。9 ^/ p4 e' X% ?9 A  k* E
    , S& O% P& Q4 f, d
    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。9 N& m) ~; U% U2 H: ~
    ( E5 r4 D3 }- K; r3 h! i$ A- }- ]1 c
    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？" e# i2 U* E  i& f4 K2 }
    1 W  W* l( `- h$ W) x( `" O8 a3 G9 C
    + u  y0 j- d; Q6 }) k9 l! }2 N

    " S1 a3 d, t. D' j* j4 ?! L+ l; E  a/ w$ `

    3 ^% c0 ]/ s) t  t7 k; O! v6 A* _4 M* Q  E7 \; m1 ^% B
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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？
    0 I$ i3 R" z4 n1 Q5 C4 K; e
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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 % I/ ]5 F% @* |' e( c/ S5 b, a( Y
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    , _" \9 f2 \9 R/ w, @( f2 K1 v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？
    - S" C8 L* r1 k8 [ ...
    ( {% D, @/ c) X. g! V8 H1 W
    , \" |/ J9 T: a' B  B7 A* E& K
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    2 d% `# r; U  c7 o; k* Z6 O( H; x7 I& Y3 s: G7 ~- 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。: |5 s0 o5 t" ~  O4 e* r
    7 j9 N# g+ |1 D8 @# F* F  c( ~
    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。* j* g- `+ `5 R! d) g  k; b
    & |) P* b/ j5 g+ [2 ?0 Y
    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。' ^8 ]3 a1 Q/ A, d5 Y' @

    6 ~6 B" d$ v7 h0 \" U1 U
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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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