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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 ; g2 |: T7 k1 u: i
) _  r$ |5 t  D7 x3 p4 `7 a" w7 i
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。
. O' H# W# N/ \) Y; v6 h
6 y4 b" \" n- f9 t0 C$ y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。
  P" s4 S! A' v9 x+ c" m! ^! ?9 s# r: l4 W+ X2 q0 V& V
下面发一组照片对比一下：# M; d  w+ D  o3 p! F7 i# M0 t2 U
' F  j* }: ^6 Z
1、        低速航行
# a  i8 F* u6 ]4 U) K5 t3 D2 \0 ]3 Y

- X+ Q9 y( ]/ ~7 ?& P8 Y% C; VBATON ROUGE号& P" T5 A% `1 P. b9 c

: E: D* V' ]; H- \# I7 h" U% |  E
7 x% ~3 _' f7 j4 _7 i& z$ DV-2级
% m. N! D) O: l- a/ N( h  z+ Z; {8 Y
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。
8 i, A9 ^% v8 v& x* N2 F" J, `4 I; t: g3 c2 J& a% Y0 E& G. ]& X
下图为苏联V-2级核潜艇。
6 u7 \1 L3 K/ N. s5 R. c: P3 Z% G# C! ~# s
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。
% C; `. d: r* e, X
& L# m) M  V3 X
; k5 S6 n9 @: |/ f; \2、        中速航行2 G8 U, w" o6 R" e
( {/ B; r5 a. Q' l, U# O; @

; p" Y4 W7 H1 Q; X2 t' s弗吉尼亚级. p" l7 [0 d5 p% G

9 \9 T% [; ]. s# [
2 C( l, X1 C  G  m5 a& q8 UV-3级2 y  m$ F$ X4 J/ t# o
1 V% ^, W1 L7 }( Z5 W; o4 a  U
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。; Q7 B, {- E3 j% d% H0 Q; p

- P7 a0 F! o! 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。5 s# V; [1 P- g2 I8 X/ {( o
/ I' L" J: j, a) g% S

3 q. h  X0 j+ ~5 o3 y5 I: e6 Z3、高速航行- m" E5 j: h, ^( ?
- }0 a% Z0 h! e' s. T$ Q/ q. Y
6 R# a/ B  o/ W$ Y6 U
高速航行的美国洛杉矶级
, w! z0 z4 @  k
/ l2 l; E$ H/ q5 e
& h& u( b( a- kP级
$ }; g3 o5 F/ ]0 _) j7 t4 v; {4 [( s! }/ b- ^
' t# J  X8 L/ f) B3 ^/ @0 s  i8 O
C-1级% I; l! F+ A9 G) p

" C' l2 w2 ^; H3 v7 r' o6 z8 G+ h& H+ |) l9 O: q
V-1级" J- b. S: t; \; X8 ]* _7 a3 E

# F0 d7 L$ r5 k4 u" w: x% x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。' Z0 ^/ J# f% g
* x$ n9 ?: m+ S! M: F% @% w
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。
8 H+ Z' s1 W! c* n3 J) C$ A) N
9 E5 f% G2 L! @$ V  w. |& l4% |, y$ C1 m* K8 B

% j8 }: w: r/ }3 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。' J, R) x5 u9 j# E
, f( C7 e/ t* l# A3 w9 Z- A8 @$ N0 K
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。1 z7 |4 J+ ^" B/ z/ Z0 x
& d8 _) o0 y, f1 B# G
7 T6 P  s( ^- x% 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
    开心
    昨天 09:41

    • 签到天数: 2694 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。. d9 {# o; e' e9 `6 M
    ' c/ u! {4 C! u8 e: }9 y
    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 u/ w7 |( I! W/ ]" p: h4 V
    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 ...

    . y; R( U1 W& v( R4 {' R' V$ 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。- x5 d- H9 D( s& f- U
    $ f& t9 q5 U0 I+ c5 h% b7 o# o! d
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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
    " x. ]5 R% N4 j! S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 ...
    7 ^& b3 E, d( l  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 8 y. m' u( C0 L* ]
    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 ...

    + ?, D( h& K  m+ C1 ]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 * e) S5 o" g4 c. }
    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 ...
    % k1 |- U% c, m+ A
    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。- `5 I' i- A, Z* l

    . o" ?9 X) S2 d$ l+ w0 `
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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 9 `" \# W9 G* l* I/ n2 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 ...
      \% ~7 g6 Y& |6 V9 I5 A
    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
    * E) W4 [* J& ?9 V, f& m4 ^9 q/ E
    " k& y: ^7 l. D$ O; w: S8 A发几张线图比较一下1 C  B8 V9 k/ J8 t( [/ W% o

    . F$ ^* x$ P( w- @  ?4 _3 ]- x( j% Q' N! H* e; M
    洛杉矶级
    1 u; q1 T! W! w8 h: q( \2 u, t3 [7 C3 w$ E# J

    4 Q( `! r5 z( i6 n2 ?; y弗吉尼亚级* X" b2 E& x4 S" T
    # X9 ]6 M! I' j2 O
    ) N1 v7 Q9 V" B: @- U7 j
    阿库拉级' S- y* I" s. E! \/ [' s

    7 |% j: I- C2 X0 y0 D5 P$ T: m' K' }; A) R8 ?& ~$ a
    阿尔法级7 }0 E6 G- h4 Z% a

    : u  t/ Z  t  Q7 v/ C( x* A
    ( h( p$ o( f2 h# N
    + I, e; S0 c) c3 Q0 X! g亚森级) J& A5 f0 Y$ ~$ E9 X7 s" a

    : J, x) q+ K0 }' u5 V/ N5 ^8 }% Y$ 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。1 N- O% G9 A$ m/ U( ~' x  ^

    + X9 C" }3 r* K9 ?1 B0 k4 v个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    * P- M7 L5 w  q" @% q( I5 k+ E! [) }+ [8 u
    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。7 F0 J1 W/ g2 w( L% k
      c- ^# L# x: B4 D1 ?4 l
    . c% v4 o; o( t% M! b7 B4 f+ O2 M

    - {; w4 V9 ~' w8 r1 `( [7 v. H3 \$ H9 {% @( u3 {6 @; m
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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
    1 l7 U+ I( H" ~7 K! g9 O& @8 q发几张线图比较一下
    2 f( }, ~4 {. p4 l: X. f% 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

    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 $ f" Y* z' r; S
    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？
    2 _1 C1 H! L- y" B  `) H
    0 z! ~0 ]" ^0 U5 x4 v1 V6 j% J
    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。
    ' a6 @1 D2 x, B0 `5 g1 x6 ]6 a+ Q  H* A: R( y8 e3 [+ A( g; O
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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。$ D  G. U, {: [" m+ ]- V. E
    3 H" G: @1 F9 c4 E5 Q3 [/ v& T0 ]
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    " ?" \5 c/ G. c$ K9 M
    ! F& \; Z: F* [# ~- A3 D' h$ @以上请指正。
    ! s# M; d- I6 n. S7 ^3 U* Z7 U  r9 g0 p6 k( w( Q) D
    / g& N: o; S6 }- _

    , f2 q* j: V& e4 D6 J
    3 ]4 v9 Y1 ^% L0 ?6 P3 y
    ' ]: o5 o+ Q7 J
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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 # [! E9 l: h" ~4 z  c  M& g+ }
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 6 @' I/ H( Q  }; Y5 J6 L) X  P
    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& J" O# Y$ T. H% O
    ( w3 W- N8 t- R
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    $ g0 z9 `, z0 S& `. u1 Q

    0 s: D* J' U4 b! V& 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 H$ y6 w6 V; B" P0 v$ a/ \; U+ y5 L% T1 S5 A8 z! H2 q1 z! b
    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 ~$ Y) o! R, q5 g% o/ n- c
    ! r0 l1 F5 q( I; R$ g: t2 x- a; b+ e# F* o, H( }/ }, N6 J

    3 m4 ^, ~. R# m, P
    : O2 j# p. r  f: I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。
    4 a. s- g) D, f8 }: ^. \" {: z  a" R  b; c

    & q# s  I. I7 i$ A4 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 $ s5 I& V  G+ X# a7 E, u* W0 f! p
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 / Z. Q5 V) T: o& 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。- i. V* Q2 \$ }, W" G* y

    - q: O1 Z2 J' B  R双壳体对艇型有修正调整 ...
    6 j  b3 ]- z5 |2 L" C6 y& @3 M. L
    5 e: @4 l, P+ `- z' ~
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。8 m  u5 W7 }+ z
    , W3 d; ?( c% _, w5 M
    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。
    $ e1 _# P  c' w$ L# X$ K
    . W$ \$ T9 [  V  x! u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。
    0 Z+ M" J& T0 b" L5 e5 C1 r3 W/ w/ I2 M
    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？9 \6 A( V6 E9 Z0 D" Z8 T  S2 I
    5 q! ]% Q' o2 @2 u) H
    # w  v% j: T; ]( d

    : j+ [" E3 }/ K5 W5 a5 C/ F
    1 m7 Q/ }6 P" B; C% D; A1 v. I/ }" b& |

    # @9 _! v/ C; g6 C& O8 `
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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 F* `" ]- N" c2 b" u) 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
    7 O7 P" W9 `7 {5 H5 M8 }
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    + }  K) s+ E) x6 {* s& B* [1 ]3 `8 ~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？
    # u% v2 J. m. \) E, @$ M ...
    ! b: U% f" E4 \8 y+ o

    9 v4 B2 I6 ]/ _. D" D- F$ ^不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    8 X, p0 M! Q# J' h7 U* |# ?! a
    2 C8 `1 t* ~' I3 [, k- E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。2 x) j& o+ U2 K/ O9 G% R

    - L1 a6 l' E4 p, g" U. U. h4 ]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。
    % u6 p& p+ ~- j3 g# E3 a+ t" X, X" _2 L8 V+ y8 E- b& E
    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。* y; ~: E6 Z9 _" I* o1 m6 J
    1 @3 o* {5 y0 m. e/ V% t

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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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