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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
7 Q& x, C  ^. q, A+ W/ O: G+ Q" ~
# P& v! `/ m- ^8 {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。% i7 v% a" K. b8 a$ \4 c
7 x8 J7 X0 u3 l1 Y" e# ~
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。% ?4 n% c5 n9 F  A6 n( F
2 W$ @/ h# x6 l
下面发一组照片对比一下：" }) B! T' O( c) k
: \4 B' A1 A# N
1、        低速航行
8 }/ c8 \: }+ }5 |( I) K+ `+ V1 `+ @4 @( }! d8 v% B3 L" C# d/ v- ~7 J
/ h) f' a* g2 G0 Z4 n
BATON ROUGE号1 N6 x0 r2 q6 M1 n$ D! l

  q' }3 p9 E$ u4 z
! b3 e: L7 Z8 R& r0 k0 q! j; |V-2级3 p1 G/ _+ ^) U! A9 P, b; ?8 _

, z' F1 v, `6 K6 z% U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。  ?# ~1 Q0 Z7 z
! k5 v/ K  k$ O3 q. m. u' a% p
下图为苏联V-2级核潜艇。
6 _. k6 \& t$ L, L# j2 Y0 J. ?; Z3 s3 o6 E2 M2 m
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。
) y, I0 m) K3 ^; [( |
, p* v+ q+ S4 O- F1 T( g5 ~/ j* X  T% M! B4 l" [
2、        中速航行
. m- X' W/ `7 N6 j8 o5 {9 }6 N! Q  Y- }$ ]$ A
- t9 S1 i) S7 j  w: `( w( j+ t4 b+ ~
弗吉尼亚级5 Y5 ]5 n$ I0 m$ f3 r* f3 o
* S+ Y* I5 G3 @0 M$ H

' I' L7 r9 w' Y+ DV-3级' E) R% h3 s1 @# F) M
# e! o8 ~2 r/ |0 i0 W- L3 T& w
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
% _( F5 ?5 B" U' w! J5 K  s
5 H# A; d5 p& u& A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。; W" V' f! h8 `5 T- n" p3 w7 |9 a
/ \8 B0 g  _; A, W  t3 A

$ D. C! U$ s6 r% o3、高速航行
3 L! ?8 w1 F6 H  C, [& b+ d8 y( B
; n) ?& @; Z( X& C
4 W' |( T; F* ]) D8 w9 G* b8 i7 Z高速航行的美国洛杉矶级
  D' I, {! a& \# r" u8 D0 @8 V4 d' o" D/ X

( c" _1 L' q; }P级
  O+ g, c' w' j8 j/ X7 v' S8 T) \2 V# \( ]3 I2 t
5 {8 g7 F$ M$ \1 S
C-1级2 g( ^- h# o6 Q, {$ h# w4 r* C
9 C5 F, N  ^. R! o" t* P

- i5 c8 y0 X/ h. O: `" S# C- JV-1级, N9 j' p8 w/ p& @
6 t, W8 J- e; j; B) z6 O( ~
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。
& S( u' G2 E2 ]2 t! i
; ]9 c0 ]; v1 _/ N3 q* j6 D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 H4 Y( A' F+ d) Y9 P! Z8 E0 j4 y: f4 [! t9 U0 N  A* [
4
4 d1 o0 [( d9 m7 u( A$ J8 n' w0 z2 n0 b( ^
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。
7 Y2 o& o& ^  Q0 e& V' A3 J2 s+ l* j
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。6 d6 H; t6 o1 ^$ U

2 |0 L7 A" H4 O
% H% f8 C6 {+ F$ B. i6 b

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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
MacArthur + 6 + 2 谢谢！有你，爱坛更精彩
燕庐敕 + 4
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
    18 小时前

    • 签到天数: 2742 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。' x* y# V% j  O/ \+ J. e

    - p' I8 ~1 y5 s; H# a6 ?) r+ [- M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
    + ^* z) M  Z7 n  l( u6 d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 ...
    ; A4 z3 ~, ?; r8 e9 |
    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。
    3 J! ~: W! x4 S4 D4 q5 O1 S  K3 k2 y$ j" ]: m1 W
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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
    0 J$ D3 E, r. [4 x. j# i9 {" 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 ...

    $ l* W6 k& H0 }/ V* F9 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   }$ ?, Y, d3 _9 l' h& m8 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 ...

    - ~9 C! ?0 L9 {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
    0 H, ]) h2 k/ n- p0 x8 W, ]2 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 ...
    5 L6 S$ D, `6 Z
    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。# a2 a( _- ~% o6 J
    - ^/ g# a- ^/ J9 B! Z
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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
    , N7 l7 p0 A' d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 ...

    + y' O, Z& ]9 V2 g) x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
    * D+ k3 b4 X/ x9 O2 e9 ~# r
      H4 e  V8 c& M, ^4 {发几张线图比较一下; N0 y( ~* ?2 n1 {9 Z
    : @' X* X. l2 q3 A( r

    7 F$ i9 r; h; `5 [洛杉矶级2 p" d; M" F2 y6 j) \! i
    ! M! ^0 i$ P/ e! ?& h9 M7 V; I

    ) V$ l* Z8 \. [0 n4 b  l3 @弗吉尼亚级
    # o' D' P* l) U" V" n) \% s7 s' L% ]) f/ T  }
    ; m0 Y0 R" v. h) _7 N9 Q
    阿库拉级) d3 ^9 N" q# v' O! ~

    / W+ D" s* Y8 @6 H6 d
    . H7 _2 C/ B( j阿尔法级
    0 O+ I( P% U6 C* H0 [7 d1 t0 u- ]9 q
    ' a5 A4 C$ J9 A+ S' d# K% N+ ^* w

    2 ~; m3 V# Q5 I! N  ~  v: [' B& z" Q亚森级: l# W% {5 T! L3 g
    1 `1 P# g# C9 A" U- T/ L$ {% B; A. G; c

    , V+ N5 e7 g0 M- z4 L* `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。
    0 y6 {( T$ I2 u! ^5 M3 K' m+ m1 F/ G6 P/ d
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。5 q! M% o9 o" V' ~& o! B2 h
      V/ Q' y! F$ B! \
    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。. w9 Z" x6 p6 l( }) {- G+ Q$ V6 l

    1 i8 L6 z# n# F2 {- w$ N& y# N. d- k6 M0 p8 J: p
    * J; @) N8 S  w! ?- p) L5 C9 k
    0 [( W. ^, ]0 i9 x1 f  b" |! d$ G! }
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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
    + p* W  E1 C0 U( s7 Z( U7 g. h3 N# o发几张线图比较一下
    $ l/ K- k: V$ ]: z* 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 ) o% f5 N! G( E: Y! e/ e3 P2 ~9 [# N
    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？
    7 `  J9 I0 K6 S& S8 \. n& h2 i

    + O: e- ~9 k, H. U+ N5 q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。3 j! A2 z$ c: B, `" D1 Z+ t% p
    ( v8 p( c9 `( t" X8 a2 ]
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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。
    # Z8 T$ z# Y# p( R& ?: ]% i+ M& n; ]. S- j$ {3 ^( T8 N
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    7 B2 _, g( a. m" [( o
    + e" e' T" s: _7 r; ^2 _" Y5 e! c) c以上请指正。
    + e4 _7 n0 w. a$ w( b* W3 f( m; x- f
    1 D7 h( O+ ?. V8 P7 W2 O% n' }, z/ [( G6 K  {# x6 _
    3 i; u) q/ e3 D
    $ j1 X3 n) h, R. m& O, x/ T4 H

    , O9 ?( C& ]" E8 S
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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 1 i7 p. R* f, y9 |) H9 [1 M! Q1 N3 K5 Z
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
      S4 r  m% i4 `- g4 B9 \美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    ) N5 Q! S" t$ K% A: u- e* L0 u0 u; G3 z
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    . e0 E9 W4 `. r# `& k
    7 g5 I& n# I! O8 T
    “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。0 t' C# V9 O" O3 J

    & {* r: O! P, Q+ x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。
    " R+ l2 V* C) L
    " Z- K/ o5 K! q+ _7 Q  k
    ' n9 q* Y, }- L: R3 I' h: K  c# U! J7 E9 C0 G* G

    ; E5 i8 Y8 l% A7 D- k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。7 A5 e" }7 F! v

    5 M% {3 \/ T. D% L  H  q$ V
    0 O6 \2 [$ h3 k- F" n  A9 o0 E
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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 $ X) M( h" t$ B1 q: t
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
      s& U" k* R% d5 _“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。
    / F! T. u/ v% c0 P5 Y
    - ]5 Y! \1 k& P) z双壳体对艇型有修正调整 ...

    8 `( j$ F; E: y- J
    6 ^/ v, A5 u* x美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    8 k5 l; O9 @. \( C4 P/ s8 P
    ' }1 s& t% t; V! 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。9 C' ]( H  G# `2 [' T$ k9 W5 h

    3 G. Q3 p9 f4 {" S) p5 }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 h' ?. t" Q* G- t
    0 [5 ?! v1 C( L( N0 ?& Z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？* p0 ~! K2 \$ @" \6 W6 I

    6 z' U2 }  ]) P: B6 `; R" R" h  u! K5 x! U

    4 f( y; k, h9 j  F
    0 x7 H! s: K/ t& K: k
    % R) J" O- c' ~6 L' R" W0 E3 F7 P
    $ G; d; p* m6 n) h$ ]  d
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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？! l1 v( h2 F  T
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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 1 c# y8 u: U1 m6 t/ a
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 $ a$ n1 g0 L, i/ B! ^
    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？! |7 s1 @# U+ ^7 f& e0 F
    ...

    3 T  _. b# a2 M' w; f0 d' z% L+ \/ `7 J: `* Y) ~2 }3 [$ W" t. c3 D
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    9 P7 h9 T4 i9 e7 G! D' t: p
    . B6 B5 t% M, w) W- s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。! |7 {, K0 p; I4 g5 K6 l* ]
    ! s" G5 H2 u8 p! `
    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。
    ( `; B6 y) ^' W
    0 v* j+ x8 D1 ^' }( s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。
    " r8 M; _/ r3 A2 p7 x" \
    0 p# O6 i# k9 i6 l/ G6 K
    ( l1 n- l# ^1 x& h/ O1 X0 `8 i) ?3 b+ T
    , X! T( V8 q" l, Q; b  R
    - ?6 a' w1 A9 K% I6 M8 O
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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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