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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 _& u& n1 V9 j+ q9 e

( O6 F: X1 u$ C3 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。
  U* }# k0 p2 ?0 j% i- M6 ~" S" y& o5 M
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。# H" p9 B" p1 y1 V

) E/ C0 X4 c) i2 V0 O下面发一组照片对比一下：
( h1 @, ?" t# ?" J; q% k% w1 E: l' \& S
1、        低速航行
8 g# }+ p; v. C/ v; M/ Y; P% x; m$ i
1 h% Q! l/ D7 @0 k- e( i2 L+ {
BATON ROUGE号. X: S: z8 n4 @4 _4 p

9 g2 `* g3 R; r7 h
, {, s* i3 {5 _/ M" Y7 eV-2级
  G* i# P. X2 p3 V8 i7 N8 P& S4 B# H" k: }$ y' D* V4 |
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。+ @/ J* r/ t! V7 u% ^
/ r& p1 L( Y) L1 t+ H
下图为苏联V-2级核潜艇。
' W9 I& A" F& c0 S$ i0 b; X+ M
  R" X9 @2 y7 z7 ]6 ?* 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。
& t: J; C6 M& t
; s  d3 B$ z, Q# ^" M( e  t7 q# [& h$ S
2、        中速航行/ M  p+ Z5 H: F/ K1 @' {8 Z
! U+ i+ @. ~4 j
& B* F4 R: P- d7 l$ B+ q
弗吉尼亚级
2 i& h) f! M0 E' w" G
# I5 I5 i* S  K" v% Z" M: ?, ^6 ?) `! X" D9 x) A8 ?
V-3级* E: y6 e$ x) a

# t4 h  v/ @0 H/ c上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。4 v* j5 U5 f- I( ~# G

- m( X. q0 j" m, Q+ W% v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。
9 Q5 G( Z' P% J5 x- _& m% ~( p! ]' f3 D  I. ^

* l6 T, F1 }; d/ v7 g3、高速航行; w5 M+ z9 E# N7 B
8 T& v8 L0 J5 z7 V- Y

8 i( ]. J( o$ |6 ~. c- h高速航行的美国洛杉矶级, f/ e% o& U# B3 o& W
- q  Q; @2 k  m1 {  _- t
5 p( R1 l) R# g/ O3 ?
P级: T! S8 R: Y# R" q) p2 m3 c6 v
2 h; N: r. @) U) G

' S& y! ~8 |) a% V2 K" _7 cC-1级
- B& f$ E1 B* e5 Y# H/ I# Y" z& t; {7 P7 p8 E$ V/ p

4 W' }5 Y( x' ~V-1级
1 S+ [) D, |7 ]. s5 a7 E. n( ]2 a2 a! C
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。
2 U4 K1 f! t7 u& U1 F% u  R
( J% A6 Y& h' u, ~8 B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。
3 j- Q( u7 t8 U# |# L7 ^. f8 o5 X
4' Q, j" x% B; ^0 P5 H0 g1 }

0 Z2 F! n( O) O" n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。
: j4 P1 Q% t) h( V
, r, m/ ]$ L8 m' S& l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。% |! K3 p, M+ U# q2 t& H
( ?! ~* r) W& v7 \: f

1 y5 d% @% O" R/ }4 Y% ^

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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 09:34

    • 签到天数: 2810 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。3 U& D" B% v4 }. ~3 k& |/ q" t5 h  ^
    $ l2 j1 u7 E; m9 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 7 V% {3 B$ q2 j9 t! e
    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 ...
    , x) ^6 a9 [% y0 ?( i# S$ g2 |
    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。
    0 u4 O) q" f3 \( b3 |+ v* y4 n# Q" z3 l1 j$ O- o
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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
    % X4 Y8 R7 p. n7 M1 _. s. h1 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 ...
    # A7 F/ F7 q, |& j, Z, O9 ]
    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 5 r/ P: d7 T( C2 E7 ?; @
    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 ...

    2 d6 a& U% L+ m, r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
    8 o$ `. t/ d) M7 J; E/ `  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 ...

    + x" g  ^2 O" Q+ q3 p! G" @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/ H2 Q2 f0 O' n" E- u, }0 d2 w) Y8 ?
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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
    2 ]' T- y% ^. `; ]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* s: o) y8 B% A% m/ K$ _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 9 m( N6 r2 V2 @: J) Y

    4 k: `- _8 E( }% K7 R) q2 C; l0 f发几张线图比较一下
    2 V& L# `" ]* j/ y4 T& a( f& }6 I6 z5 b* T
    6 H& M6 C! b7 j: i- }% R( a
    洛杉矶级. u; b% k6 ?) V' q9 M
    : B0 f5 V/ ~7 E9 D, A

    9 [# u" K0 m" {% w! I9 E( i  b2 r弗吉尼亚级
    7 ]3 A: }2 k# B+ N- Z1 G0 W4 J( g. Z. S, ^3 {/ u
    : L' Z; M; I& N
    阿库拉级
    5 k( q* B% a4 R$ G: p: t
    3 Z' K# K! X( E. E% w5 `7 k
    6 [/ d9 h1 h; C$ e阿尔法级
    ) u5 f3 }1 M4 F8 d
    : }- J5 c- o6 {6 D8 Q, o
    2 t) v5 w# a9 _4 S
    7 ?$ h. z& Z4 e5 D4 l+ A$ s" T& ]亚森级0 J3 V" w+ D8 D( n- `4 Q4 C
    8 r5 E4 v  T, z7 c4 X3 N( O
    & S) }, o' N' U" u4 Y8 }
    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。, K4 A. @# M; C) `" ]

    7 k  r/ q8 P* B. k+ f  t个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。1 V+ b9 S8 y# M, T
    3 U" x! O- O7 S/ ], ]
    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。$ a7 }) r3 e! d! w3 C: O; d
    , f) L7 F4 H$ A
      b: u5 F( h! N* i6 U

    3 U7 y% o# o0 E' u. U; {; E) i" o* H& `
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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 I4 x) o, Q% ?( o& N' D( G发几张线图比较一下

    ' f6 p" s; U7 b9 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 5 J6 y$ J' O( U& l
    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？
    4 B) g* [$ n7 q4 w9 e' n$ @
    + {. X' |1 ^- V( {% m
    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。8 X; Q4 N% |1 Y
    " [: f1 H$ M8 d% f0 m
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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。
    % \* e. j0 S4 I( b% P* c# [% |# h8 t  j0 b; P9 a% T, e
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。  ?  u! c! p& u; f- d
    6 x7 F3 [3 R8 ^& X4 {$ O
    以上请指正。
    9 g9 p" i( v3 Z: S
    7 B9 G  n+ I4 s$ j
    7 L; b4 Y+ R9 d: Y# z% c0 o8 \2 y( J
    7 @. u# |, D1 `* b- c3 [
    + r3 L0 C3 i- J' N4 {! K8 _
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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
    7 G) H" `2 c% H4 T
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    1 R4 ^4 h* [/ i# w美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。: Z' K+ K2 f$ j7 Z4 V: g

    - ^! s3 b% J, Y% X7 j. V2 k. @苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    0 V% l# M4 h3 c% P' z7 o8 m! b. Q5 a: o4 j4 o
    “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。7 Q" Y: ^5 L3 y0 m+ P4 s3 Z
    4 Q$ a: D! x- K, H* v
    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。. C0 A4 d8 {2 P3 z

    + j( k# ]! z; Y; S* l! t4 `/ ~  Q0 o: b- w+ F: t8 m& i; t5 K
    . ~# N! }) w  z9 X2 U3 {# H" Y4 Y4 T/ d

      f9 O" d9 j5 L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。; U4 N& G) `# O8 U' p- X

    * U) S3 u$ q% m+ k/ Q1 d
    ( W3 X' _+ j9 Z
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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
    * E  V' S0 ^1 Y3 W8 N5 T, F! S: H2 w
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 $ ?; i7 h: L% s3 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。
    ) O) h5 C: U( [
    6 f" s9 ^6 B: _3 o6 l4 M双壳体对艇型有修正调整 ...
    3 V* R; l8 B7 W# L* E

    6 x: r0 Z) U( K) B8 v2 v1 e美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。/ s3 {* \4 i6 d% L2 n) k6 v" D
    / K) ~) x* D& W7 {, V' E- o
    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。
    4 c) J9 \# W; U0 V6 y& `$ S: a3 s, D( ~) s8 [4 C' G6 t) ^
    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。& P4 Q0 @; ^! w, V! K8 j: q- t

    + s  `, ]; K9 x/ ]7 A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 j% O; P( D  x: y! H+ a
    & S' Y& l. ~4 Y2 j! q* J  f! z+ E
    2 u# N2 T2 m/ T4 x7 N  x$ z! S5 T

    % V7 _4 Z0 Y: L! p7 U1 \" s
    " p: d" A7 R( h, `" R
    4 C) `/ ~$ d2 h2 z; d+ W* a/ [% t6 P2 O  `3 I+ u5 o
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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 _$ n2 K9 Q2 C# B0 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
    ; b* [' Q* J! i5 u" K0 a5 G
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    8 z8 n3 I9 q. B* q3 ?7 q8 G- 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？1 D% R8 t( ~& O* ?& Z) p1 l! k3 w
    ...
    / p8 J. S- w: D( E
    9 K3 P$ `5 O+ S# [$ s' C+ k
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。$ J& E8 }, F, j5 K, V3 L! @6 I! t6 [( G
    0 x- M$ h9 e3 |: a0 Z  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。
    0 K7 |0 Q" P  o0 o
    2 M/ ?/ s$ x+ i3 y" f$ g6 v9 ]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 v6 U5 [) \' r8 w9 @" D$ Y- [$ n# \& t3 Q$ d# f
    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。
    " v; `8 g' X( O! [/ W
    " b( k2 z$ Y6 U; m; I' K! R# W! Q& c$ T
    , l& E' {# C# v7 W8 O' x
    0 c# g) h+ Q* a# E& V

    6 n% A) X9 y. g, z
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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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