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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 $ v+ \  @4 v3 P/ d

/ _! G  x* z# T: e7 Q9 h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。
! G! T3 O1 S' @8 J/ ]0 G
( A1 x6 P4 O9 p* Q" n* |3 d4 N# 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。
! G1 a4 ]/ a  V) I! W) t) Y  P+ X% G) q% K7 J  H
下面发一组照片对比一下：8 G6 P$ E5 q2 b2 I, G
& }' o  ]9 n, [$ L! ?7 X
1、        低速航行
9 `- r0 f1 t4 @& x
0 ^% x% Y# N$ R1 m- B
4 w* w+ R1 Q) i8 I, L$ S7 \BATON ROUGE号
) Z0 A: r5 ^5 r8 j2 @8 s* @- D) G; Z3 ?5 E+ c+ h# |
) q8 ^& Y- A# h9 w) b
V-2级. Q! u# q6 C0 c
& g/ ]. r, Z8 P" ^5 G
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。! i7 I9 ~8 T) k8 }, u0 D
) P4 j" D. i  @* ]+ M* T
下图为苏联V-2级核潜艇。) ^6 M: p. d# u0 q* K6 x; d

7 E" ]( d  _" j0 n5 V* O/ |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。
& R  _7 [4 @4 o( p0 Y2 ~
% d( q! ]. E. j1 @9 ^
: }5 n: @  S% T  l! ]2、        中速航行4 Y5 J' }; ?% r; |% v$ ~% N) _! l

2 J6 ^! }' A" x
. g! D( H! K/ t8 N( E: m5 V/ [- T弗吉尼亚级
+ J/ R$ W( Y1 G$ ]; {5 \) s$ \
0 q; K" j: x7 d% z% t# A, l2 s1 J
3 V" i" U3 Q+ ~- I- S7 [/ g+ y* rV-3级) o# D* ?* L' {! t$ t: {

- V. l! u. c$ o9 ~上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。) s. x) \" [" {; \# Z9 E' t
1 E+ p  w7 o4 L! \: |
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。$ ^4 |& ^) j1 u
$ _  F- u9 Q4 B1 d/ A5 n  B9 H5 R" Z

4 J# s  o# s. H3、高速航行& `( V: k/ i( [7 K
. R, ?* y* w' V
8 ]8 e5 E+ I3 o) R) ~7 H
高速航行的美国洛杉矶级
8 r% }' v, n6 W* J( v6 _+ m8 _/ _/ c* y( j

$ X* l. ~3 z5 KP级
2 k( f* S, S) ?5 o* r* m1 k! O: l/ S! w1 q3 b- L. P
! N. R5 d3 Z. F
C-1级
9 A! [5 Z7 |6 `' y0 w
5 w7 \0 |( X. v- S6 \- K$ n! V1 l- h
5 ^6 z/ u" \: wV-1级
3 Z3 Z; ~9 ^% f$ M- a, S  T
( x5 s9 ^) x, R% @! |) \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。; Q) U0 T! E3 z* V7 @6 b  m: f1 z! H
/ O' j' M! X3 ]  s( m/ P$ k
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 z5 E( C4 P3 Y+ j3 @: U
9 g+ a6 l/ n/ ~- n. |
4* z6 j" n9 ?1 h" W- d& o9 ?

- g3 O; j$ A6 q3 K( [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。- T8 Q2 Y% z% B# L% Q& V: [

0 v( B2 {9 \3 R, y" Q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 W; t  t" @& [5 ?5 ]. X0 D$ d% T

, k- A* H9 L5 o& [$ s# f2 z) N

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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
    开心
    12 小时前

    • 签到天数: 2674 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。  u; T+ E- U0 Q6 _7 b: D) E

    ! r' V0 j# R0 z3 a% q5 R; B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
    % T9 t" ^% A2 e5 I& Q% S5 F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 ...
    9 h9 q. ^# ~. Q) K
    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。9 l+ v5 g8 v# Z3 H0 Q& K* Q7 Q
    ; @" i+ I0 Q8 [: w& J; m- G2 }& r
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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 / l0 s  q9 @9 F5 s" T5 }
    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 ...
    / K# `2 k5 q9 j" z/ s, `: \' 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
    % B7 D7 F# E: l0 M. y, 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 ...
    ) O# a1 c0 c% i- J
    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 + L. ]- Q: P7 Z. Q+ ^' F, f
    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 ...
    % X, R/ g; y: U2 {
    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。
    - H( Z$ @3 a0 T3 w: [# f5 i! V  f9 N6 l7 _: m/ K5 I1 g
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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
    " `: e6 @  y0 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 ...
    ( M* R' N8 Y4 b$ ~: ?* ]5 I7 N1 W
    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 n/ S% V! S3 S% q

    : V* i" T) |. l% g( O发几张线图比较一下% X9 G) l1 \  r+ _* L1 m

    . ]2 {9 `+ a  e$ E$ s6 k
    : `$ C) L- S. H# t9 n洛杉矶级* o% v0 c1 z2 u
    ' P& r; P1 Y* Y+ H, _
    / S; o4 |; |$ S2 e' f
    弗吉尼亚级7 M$ x# M. ^) S% ~* j, p

    * l  s- N6 m" T: ~9 K, f! i1 H% u
    . {' }3 ^% ^2 ?8 f" u" [阿库拉级
    ; D9 s! v& h- [2 C9 F! X$ ~# {+ F6 U; _! O2 ~+ U( R& m" e
    3 b, f5 V- k( b- p8 F$ S7 D
    阿尔法级3 R: N! E8 s+ Q9 o# J

      |) p" M- m) u4 }& u4 Q9 [9 w# }0 L. x% O7 L; W+ f
    / K% C/ {7 d# D0 z- Q; S
    亚森级9 b! C% }/ u/ H- \" w$ B5 L

    - @+ p/ I: X0 \8 d" |4 j" J( ~" y! i! g+ Z
    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。, a+ ]$ T5 Y+ l: M! |, ^
    , M5 u2 |% D. F
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    . U$ i( {' Z- f6 f; P# t, C
    " {; E. G* |8 g" l5 A7 S0 j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。
    4 m8 l+ c6 I2 x, T2 p' }3 {9 O- `
    - T$ x! N. I9 t" R( }6 y/ o. w' E! G7 p/ F7 U; e- K8 g

    % Y5 q( c4 c- X/ E" g2 ]# L, `$ r7 A0 n
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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
    % M6 e. H) _2 D$ a3 J发几张线图比较一下
    0 g: ~9 V8 U* p- @7 u- t
    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 3 o7 @$ j; q- J- Z" k
    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？
    0 {2 w5 J( W3 P. ?( H

    ! n9 k3 k( U; d" E* n/ t3 |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。' a- S0 x8 r: c0 p/ q9 w

    : U1 h, }  m7 B6 q8 ~
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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。
    + W) O. d/ D- j5 L4 j& ^! _( o: \8 H# O0 X
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    & a; H' Z, S( |. M$ B, U0 n& R# R0 C1 U+ [  L4 ?4 e" w; Q% L2 M
    以上请指正。
    / p1 U* ]9 D! _4 ~4 U. t! X8 e! Q) p5 @) `6 [5 i: r3 w
    5 A+ T9 `2 e5 `' X- N8 z
    1 _! ?$ K- B. P4 D& N
    : h: g5 i4 Q2 B) w+ q" M3 h  j

    / u1 [8 ^3 Q/ n# \1 E4 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
    4 p# D8 N5 H' Q3 K" \6 F
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 % i, S+ j" G9 `$ M& i& `. c
    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 X( }8 q5 p1 f* _' \
    2 R6 N! }5 _/ P% ?6 f
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    4 c0 m$ w! y# p" g/ T1 X9 F. }( K, U) _
    “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。
    4 z5 z; D' P& I8 p  e9 \
    * j+ D: z; x6 D/ I1 q3 h0 M- F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。# q7 v3 M9 f0 p$ N  n+ w( w0 t
    2 ?2 o$ g3 g2 l6 d
    6 K, }9 V5 P$ W

    / l3 e4 I% T- Q- p" b- [
    0 U7 W$ w+ X' j( [  \7 p3 o' o! w. 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。. B* A# y7 s+ b* g

    ( B4 F: h0 f" I) L6 K  ^9 s: K# U) {$ }8 i: n* v
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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 " ]: l/ Z& ^5 X3 g. x0 {2 O, @
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    " J5 N  ~7 r, S1 m3 @* ]( J# r“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。
    : {' }$ J- N$ B' H! ]0 o/ F7 L: A; X5 w0 D! F3 v
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    ( I  T% e7 C$ w) G9 y" S5 {: S% A0 Z9 A6 v6 l( e
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。4 f, j& C7 z! M3 R! ~: u/ b

    $ C3 |7 g: r! u. [- M' w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。
    / ]6 u& a7 r# k: @* r8 S3 S2 `
    1 _: z0 ]6 C' i' r4 B6 L) R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。
    / ~# a# K  s- c! B! \! q* s; e2 a) W' |0 M! v: P" F0 [7 z% k% D
    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？
    , ~/ Z, ]7 S. n" z2 g& J. ?' X' }! n$ X0 R" m

    7 _# ?# q: s2 S" g8 ?- r2 \3 j% o: [+ a6 [; [/ s- R$ x  e
    1 f2 V/ O# `" ~

    * v4 p. f' y+ |4 Y0 C& ]& T7 N
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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？4 q2 Y6 G9 M! U5 p$ X) ^
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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
    % m8 W$ G2 e$ T& W( \/ A
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 ' R0 |! P& c4 G/ f+ J: T
    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？
    % Q5 N/ |4 h" O* i; P# C ...

    1 u& i- ~- x9 }; W# a: Y* u# \  v. f# V! D7 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。6 L; X; O# Z. J, @) |
    6 \! U  O; A# 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。
    8 w, b. e' L/ f, N3 D2 i2 |" d+ b0 s* f% P4 r) B! n- z
    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。
    ' `& g7 |5 H" S. a" w8 _1 [( `( z, B: a: Z( D# m
    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
    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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