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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 5 q$ L5 U0 L0 G- z9 z
+ V1 a" Z/ W! d: 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。
/ @, \# E* u6 V  h- q& C9 l: }: T5 {, t: F! l
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。
: r( X8 d: X( M# `% m3 t# R( q! J+ S) _+ F4 ?# T
下面发一组照片对比一下：
4 l* |: F% m' c/ K8 e; p
: {8 B2 W" v8 d% \+ X) u. p, d. D* s1、        低速航行7 X) Q7 R( ]/ A" ~, w
4 D* H+ L. n0 Q2 O% i
0 ?: {* I: C/ M1 w
BATON ROUGE号' z; E% b1 U6 H0 h! {+ |& X

' b, a" I; Z9 z" y8 x" `! J: H
, V, x/ }9 }+ M; A- {3 WV-2级
6 v5 m4 Y. x7 R" \6 K5 a) C2 o( h
5 {* a- y: m/ @) F6 }5 \  X1 l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。
! d; D7 ]1 c' n( `
+ M2 S) g- B- o% z; v下图为苏联V-2级核潜艇。; \, F' r! q/ B0 {
* \$ V& y6 c% I. m, Z- C
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* Y/ l$ ]) p' Y; D  o7 @
4 a0 Q) c& ], A0 F+ A# Q2 l

( S! ?4 }. H1 ]2 N" m; @! R) K- F2、        中速航行, c7 z$ z6 B7 e& z9 J1 B% o# ?
( ]8 c. ^: ~; \3 P

: N. d' A; c7 w3 ^4 {8 c+ q) O7 A- E弗吉尼亚级
6 p$ U3 E' T5 c4 G- n8 ^( j
: |& w% u9 u/ [1 w; c& @$ y; `
0 q9 U5 n0 B6 r$ N" Y9 Z% E% UV-3级% {/ \3 \& a6 T+ ^7 C0 X. _
7 A8 r; E6 f0 g6 M1 k
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
) n( z) w: ^7 G# _; g, t. ~8 l8 N! M$ z& W/ S0 y2 f
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。7 e* f+ Z) y- i  x; S5 [4 H

8 c* c0 |/ d- H: R0 @+ W
+ O" a& B; }$ l8 B* T! i% P3、高速航行
: X  F4 I# W' z; c
( L9 l: ?- n0 c7 m9 h: I1 o$ K" E! U. {" p8 t% R  E
高速航行的美国洛杉矶级: j6 Z' \4 n( Z, _
( Y7 n: ]# _4 C! t5 @

3 C6 S! H9 g% T3 uP级
/ i% f* m. e/ [* M
3 I+ H& I/ o( u5 p) U, ?" H9 W0 b. k! `5 u# i6 q9 f6 u; K: H0 h
C-1级
  v5 u$ p- b% T' D) e$ w# C
' M% X& p0 F/ l, n2 `. \* v$ A( d- i( r) _) d. U6 N' J4 F
V-1级
: W' T: f' [1 ?6 M+ Q% d/ E/ b1 ~9 l- r0 `! W
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。& W- Q/ O1 Q( Y3 |+ d

1 p2 N/ o% K( X' Z& I; 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。; K/ H6 O, A/ y* c9 O/ R

0 i0 B( e9 Y5 r# w4. g1 y  F' H- I1 S8 A2 J% o

: \! ^  q* d- G4 G: ?3 x. l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。
0 Y6 ~8 V; w5 H! |# G# F( x( G6 h! ^3 f) j/ D" E6 D; v# 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。
0 g, F- I/ _. U! n1 _$ ~  J% L
( L- I( n2 E+ ?  j

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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
    8 小时前

    • 签到天数: 2551 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。
    / `, D) d& b+ ?! U4 v* Q
    ! s7 T1 Z& [4 R/ M* @6 ^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
    9 e- h: v" v8 v" w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 ...
    $ o% L0 h" P. u+ q+ 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。, u' @8 [# x" [4 V9 w5 a
      ]7 ~2 m" i' D& C$ I) Y/ 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
    . P; o- @3 }! J# v# H) W! O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 ...

    ( D8 `2 q3 }; v$ x! {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 ; g0 \! e" n" y. z3 U
    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 ...
    , n1 o; T% V) P0 _; `3 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 " o- H0 r  t! ]/ ?# b: Q& U4 J0 V) \
    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 ...

    / a1 @; c" T: Y7 }2 f# H- ~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。
    & p4 s( f# P5 P" G# C- ^
    - v( O" y; j* O( D
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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
    3 v( {' u) 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 ...

    # ]1 Q4 ?% ~2 g2 A& |8 z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 7 d* R; c5 \; X- t

    2 b  {+ m# P% I/ M6 v发几张线图比较一下! g- p3 H2 \( X* f, k
      k! ^! Z0 L& J  P1 O) N" n' v
    1 S5 F1 l& Z; \. c* s
    洛杉矶级' y5 p* S$ C/ m' h: Y1 c
    , z" e- O0 z8 C2 w

    9 Z$ a8 _1 k, `; V' Z弗吉尼亚级2 f0 h9 i- B8 n$ ]7 F. L( X! g
    ( H, `1 h/ c' `
    3 D: a! P! S) y  q; q8 ^
    阿库拉级' N& @1 m7 ]& [3 q0 d
    - g! u# U! N8 o" L$ G2 i8 i7 y: G
    - L: [- X0 T8 [' n
    阿尔法级( k' S) k" E7 z1 b/ y: z( }& v* {# z
    0 R1 {' W& N; V/ ]1 x
    . \# S) |  M+ w

    ( F9 G% I' g" ]* ~0 K8 j: W: M亚森级) V6 x; B- f% P$ ~+ }
    , C8 U& H! j# s

    % @% O$ c4 f/ ~. u  A$ J! 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。$ B5 A- @( D; B% y- k

    0 C1 w6 m: s3 _% _3 i% d2 E# I# Z个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。; ~  E7 L& \' Y
    2 W! V, _$ ?* A2 x- Y. w# A+ 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。* c9 J% Z) k! m4 `0 M

    ' [+ _5 L' C! c3 A! g& P1 u) F3 q8 c# n
    2 |+ Q9 p6 e! }5 e. c
    5 ?( \4 Q) M8 P! G7 s( s) R8 p
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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 h7 F/ C; ^: C
    发几张线图比较一下
    ( w: a1 {9 }* p, t$ h/ j' P4 j+ {
    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 $ g( O! G# R2 e0 O' }
    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？

    + R& ]5 b% ~3 v* |! y) ^5 ]' W1 d* `0 U- P/ g, R
    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。  H3 x; J7 _6 P+ q

    0 H. l( B. v0 z( i7 L
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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。
    4 ]* o0 [$ y2 @: r! S! F# [9 j. L
    ! A; v  {; y4 J! t1 X& J" B苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。' x1 J) }2 E" @8 d- ]
    2 H5 [; k( O1 @9 C
    以上请指正。! {  T* M6 k& {- {1 [

    " P+ w" v  x- V" {# Q. ?
      M6 s9 q/ K; n9 V
    7 E8 c# q; t( f; m$ T" P. y' Q" q4 g: m
      p9 {: |% ^  L$ V, 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
    ! C; H6 C" E$ G6 _# h: K3 O$ e
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    5 @: u# m# E' ]: A+ t4 `5 V: Z( 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。8 @/ l+ z4 r- c9 i+ x( Y. V

    9 w5 i- v* |$ z% `4 n& E5 E+ D+ y苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    - r8 X, t0 M9 z4 ?/ y/ r. V9 Q& Z0 d! i4 j2 b" Y5 O9 w& Q4 j2 x
    “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。
    ) ]' |( Q" ^4 r, k& P- Q7 [/ A$ s, h' b+ t: z& P+ R
    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 _: X7 `% O/ o" w

    - S" X6 x7 k3 {) [, K( B) G% g4 J+ P3 w- H

    ' _3 \- m2 U% w% ^1 h
    $ {; B% g) @& `( X1 J4 o) {" y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。
    + u$ [' w& w1 d; a
    ' q" B% M4 _  _1 U+ Y" o
    8 _) T' n" J9 C- |# 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 . C1 h& w9 u. `. |& s
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 3 Q" W8 H0 _7 V( H8 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。. l5 o' s5 ]* h+ _

    . L& Y- S: n7 X0 z& \# g9 g双壳体对艇型有修正调整 ...

    0 y! G! J9 O% N3 f! K3 Y
    * |" @. p$ j; @  X1 o: v# m3 x美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    4 q. L4 H3 u6 @0 M
    ) }+ y- g/ n2 B7 g$ p+ 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。) o2 K( @3 x& Z! @/ u( D

    " \' Z5 u# v# p* j+ \% O- N( L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。
    ! ]; B( F' F5 d1 T$ m) p/ [0 h8 h% T( F$ O
    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？
    7 `5 m7 w' _, m: I2 y" G, p% `0 a/ N

    8 d; t; T8 f  G5 L  `+ G1 v" N( E5 O& P- B* d. o

    ! W6 W  Z0 B( @. q8 @  K8 _" o, X; C0 S5 d, ^
    : }# |$ P2 M0 j$ n1 z7 w
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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？- ~1 I" f! ?% B' I( i
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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 . l4 B; R4 S  p9 p! G
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 6 g! N, N2 O6 o
    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？
    5 ?* q9 q" \9 d2 l9 Q7 B ...
    / n9 p4 X- k) H, \! i

    ) @# F+ ?/ P6 {3 p0 {不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
      G6 o1 y9 p& T& R# X2 b' z7 M, U: r; u  o8 @1 i, G
    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。. c# X2 I0 R5 W+ |
      {7 [+ r. n. M/ Q& ~% K+ |9 Y
    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。
    7 p. D1 K3 n4 q9 Z: a+ T, n2 Q# v9 N1 m8 \
    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。  C1 w& {7 c7 |- Q

    ) ^5 i/ }. Z- n! W  R4 _) H6 u- F3 U' L' P" {

    7 n! H! T* ~) h0 O0 e6 I0 K3 n5 u1 d5 V

    9 H# _4 O% O4 n, t/ h( u
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

    • 签到天数: 916 天

    [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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