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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 3 G' V* J8 m  _7 S: g- W
* y: @# R0 h: S
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。
! t( U2 z; |& V* R6 C6 F  ~3 @$ q, K- a3 r, W2 b! 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。
9 _; [  u* |, @0 w% C+ ^$ U- e$ U( _0 R  p
下面发一组照片对比一下：
$ Y4 r0 [% }& z; c( b: X" p% L! @0 R' r8 c) ]/ i
1、        低速航行* {6 A2 @! `2 S% z$ P7 w
& a3 {0 i+ D6 ^/ E
' Y( e3 W( @! P7 J8 x+ h
BATON ROUGE号
6 m1 K9 h2 ]6 S0 b% R, d" S) y; D5 k" l' t, O* W
* U- @& O% ^0 J, g6 o
V-2级
. |- g9 L4 S8 a  d5 r0 \5 N4 _
- }$ `  h# c- {0 U% m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。
2 g+ U" a: i+ w* K/ W+ N3 e6 ]8 W, H5 _$ ^; T; f, w' d
下图为苏联V-2级核潜艇。: k" `' G6 j; o( p; B( j

. w2 J# b( @8 D) Y* e. q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。
+ P( k% B2 f! x2 D+ `6 \0 u7 N" h7 C) X$ O  U9 M0 ~

* d% o; l' S" p% p# r4 ^4 T8 ?( |2、        中速航行# |8 L) D. W+ |
: Q1 s( A% t! l, p& M* G7 Q, |* P

5 k9 M0 p. B' {. O: [6 M弗吉尼亚级& _) }2 P# Y; G! w7 g5 z# ?
8 V1 ?; d. ?2 z% n1 n' k4 g$ y8 r
( H7 l/ a: H4 @" c3 V6 M$ Q
V-3级
! {, Z1 ^' \: [% f+ a% x. `. X' u. L$ Y. G$ U
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。! Z9 E' R1 T% h4 j) C1 Y

+ m$ u  Q" U0 P# }$ w. O3 c- j/ n0 S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。
+ p$ ]! A6 \3 w1 m; z6 u0 `5 Z
( Z2 r; s6 z6 ^5 M1 R. R# Y/ n6 G& ?( a7 C+ J6 |
3、高速航行* x. o6 R9 K4 a. S5 j

6 G( m8 K. ]/ m/ m& D* s- W8 O7 T/ O, Z$ P) ?. x! G
高速航行的美国洛杉矶级6 y/ d0 D$ T$ h, y
; Q; k/ B3 @" K% @( ^7 @
4 r% A( G4 o" J( S0 k- h
P级9 S) p% y* X% k' E* p

) O0 D/ ~3 O+ M9 {
' p& A2 ~4 G1 Q* |- g1 FC-1级' K& y* t9 ^8 c2 u7 ~: W7 Q
: e, I2 ~' c' ^0 c
" W$ B% X& S( }
V-1级
2 k* ]% U- n0 o  x) ?% e
& q; a  g$ p+ d6 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。
9 q0 |, k2 x; Y  p2 w* r* o; d  [7 ^- P: G# G5 O& r2 b8 }
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。
; M2 S0 L' D1 v6 k9 K& u% s
; J; h2 R* x$ ^* p+ f9 f; O40 q$ b6 K. Z# H
$ A$ v, n2 h) x* `) u: y2 S( g
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。
& f8 |8 H! A) a4 ?6 L
( z/ ?: {9 D3 \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。
: L# Q  [+ F2 M! B
  A9 L- f. z$ b! ^& p6 X( ^1 c7 N9 O0 e$ r7 s8 r

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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
    9 小时前

    • 签到天数: 2723 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。- U0 H1 U7 w# r

    % \- n( j% p6 z+ D# Z! h! V! S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 @5 X$ P3 \7 c: O& x
    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* K) J1 r' P+ d& ^( A: O6 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。
    # h( W2 s$ i2 c( g" Z" n' E. z2 {/ R* D1 O7 x$ |4 M# A
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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
    ( r  c0 P' M; f- v' E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 ...
      f" O; t" v/ ]2 {# ?" d9 D
    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 , U4 f5 H- F" v: M
    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 ...

    * |( _4 [% l  D/ q0 I3 _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
    . J2 I$ Z' A- }& W& J& V4 q7 l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 ...

    8 r" D9 V/ `0 ?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。
    8 A- N3 ?6 R# I( i
    % n+ P5 Y+ H! a" a1 ]6 B
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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 ( p& ~/ l% l* q
    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 ...
    ! N, E. e0 b, Q* }/ n
    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
    . T: b" K8 u& D- `" h, e( I' B1 w: ^8 c9 v1 B
    发几张线图比较一下
    4 h. P1 e6 _' _6 ^7 M* n% N0 u0 L+ ?! ?2 i! z

    " N2 I* \* m& T4 c6 v洛杉矶级
    3 g+ E" O5 V$ x
    & J; L! h$ R9 l. _* W  V
    9 y( j/ y3 N, A( j: l弗吉尼亚级) M3 P& w* {0 W: A
    5 f; H/ @+ N$ i" K

    & v) W# h! n8 E阿库拉级
    4 ]9 T4 j6 v4 _  E
    7 Y, L4 W' W& e: z+ [# N
    9 W+ s( s7 F% ]. \5 k阿尔法级
    * J& X  T  R5 ?# R, R5 m2 U3 p% b) y  c3 Q6 Q

    # D% j2 T$ l8 a% V& M
    * u1 s' I1 \6 X8 G$ O* |$ W亚森级
    + B+ X* e5 A# ~( o! y- |# j& A* i4 N
    7 P. b+ x. U: M2 _: l% U9 K4 D2 E- @0 D  B2 n) |5 ?, [
    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。8 r- ]5 B0 U  Q% x. |# e8 i; C
    ! I. w6 l. D% ^, {) O
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。# i% I& N% @- a/ P& F, x5 S
    : ~& j4 L+ T2 H
    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。
    + o  K/ U+ ?: h# @8 u# D
    - C, ^6 G- W1 b7 Q) {/ r
    # V6 s8 x+ z+ R
    / |; J3 ^  a+ d& j3 O1 t( X0 B$ e2 m  {* y" b
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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 2 p$ N# w  [3 w, R0 T; q  m, J1 X
    发几张线图比较一下
    - {8 i3 V3 L4 k6 k/ A1 b$ I
    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
    ( t4 N1 h6 A' b2 k; P& ~- I% d7 z+ I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？

    - I+ B, n" K$ _* Z. G4 n# w2 J: W, H2 Y: F  S8 h9 t; c! 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。
    6 c( S& C% Y+ ^$ c+ e$ o" G, z. h# d# J
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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。
    % t: `3 W2 |: l. W* m; g. c7 \4 a: T. ?& i: V# `
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    , f7 n9 G" d8 u6 S: Z! v& g3 F: t$ V8 M2 m0 q6 d  \3 X% E% R
    以上请指正。# C0 a" j0 b% V) k1 o
    : A6 b* ]( m0 y$ N/ \, V3 {' j4 F3 U: o
    + D1 T, p2 ]5 \" O5 Y

    8 ^3 Y. C( A, \: l3 S# ^+ `* \" \6 f6 t6 e- B
    - [0 ^9 u7 T: V- c1 A& ~4 Z8 u
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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
    - I5 {( g# q. q% i/ @
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 6 d- P+ g- h: O+ A, l2 F. |- b. _+ M! b
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。$ i1 q# B& \4 o! }& o
    / S; @7 Z3 M; W' o( z7 G
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    6 f- s* a- ^, ^5 J5 t% c

    6 z9 O3 C& I- j! 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。
    # D1 w: V  m. P
    + ~/ U4 \( B# k2 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。
    1 h( X7 O6 D9 w2 |: z; X& P3 K- a; u

    3 f5 s6 `3 F3 ^# q3 k$ b' c7 H* R' r0 E% a$ Y4 @0 t* M) [

    6 d; F9 J2 ]  R2 S4 J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。
    & E) C3 |6 M8 K$ r( p- E& W
    ; s; J1 q* K& S4 I& S2 O; g% \
    7 _, p2 a& Y# l/ @
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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 ( B" {0 _; r2 R1 ?* w
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 - q! x7 y/ @8 z3 L* |
    “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 W, d- n) @& n* M0 J5 G
    / O4 M# r/ h9 V. j# G- w: d) K1 H双壳体对艇型有修正调整 ...

    ' s' c4 n+ ]/ r% \( W' P1 f% i
    6 s% F( |  e0 g美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    . ^2 Z  \. z# ^4 x0 Q: P1 V
    / g. n+ c$ d5 L7 L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。. s1 {* M8 {! ^/ H+ `4 S* W
    , p& K( i+ W) d8 T6 _4 _
    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。
    ! q$ T; V$ j- c- o7 m
    + Y; z4 W# x( x% o& b$ t# K& G9 t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？1 C2 B5 v" I2 F# F0 T* w' a

    ( D$ k5 d; K# _$ I( Q: p! H) g4 e3 v7 o# N; \
    , s6 O% I7 h8 S1 A9 h

    & U1 f5 @" a9 n
    - M8 p  v, G: W  l5 _9 e+ ^7 L$ @
    # E; R. M9 M* y/ a) f
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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？
    6 q- h, B% X. b/ U. l
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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 8 B6 {3 |  c% o  S4 u
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 , k9 R( z, r" _" k0 F
    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？+ l% {, [2 C2 H6 t# V
    ...

    ) K: O  x# d" K  x# J1 t4 C5 S. D/ ^( A6 ]) l5 t+ p$ m
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
      a" X$ D6 I3 R+ i) E+ T$ w6 K
    0 G" Z8 Z8 c, |' o: @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。
    1 M5 w8 \, C7 o$ n
    4 j# q5 o5 a% w3 L# 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。" j0 p, ?, x5 z

    , i7 N4 G; f/ F. C9 O' U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。$ C6 {3 b1 \- w( d: ?  X
    + w4 I( v' B! w6 ?; c, ?8 r
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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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