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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 ! P" i! C+ s5 b' ?% S

3 p0 J9 L' ^# s, z$ L6 g  U& Z2 u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。
, I: r, Y5 W0 }3 _* y" D6 a7 S
9 U. S  \; g4 e/ D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。8 D! Z) u/ d; ~# ]* }7 _. v0 l
5 S8 ]& ?. Z' n: W% z2 D3 D  x# g
下面发一组照片对比一下：
2 F9 Z7 O- ?/ A' @- J$ Y5 g" h* w" k$ [! O% X  d! q9 _
1、        低速航行- C7 k7 R. t+ T8 D

+ _5 n* H" D- g  G! t
8 Y1 h2 \7 n% y4 z! }3 x8 a: CBATON ROUGE号$ ^  V# y8 ~9 Q1 r& t! K

& j5 I/ v! [) T/ d; b
; y% {5 S3 _' a5 s- z% B2 D* }V-2级; ~6 e1 C6 K/ E6 j$ s, c* @
- Q( C4 L* e* g+ O; 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。: e  c1 ]& J% g2 [# X. L' M

3 g; q8 B; C0 N# H下图为苏联V-2级核潜艇。
& u. x+ N* s" `  M* m' {( u: N/ @1 d  E: x% 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。
4 U$ Q  E/ N; o* r4 Q$ ?
7 ~- H+ a2 w2 M: C, U' I
5 `, G8 N6 J, ^" u1 {  h8 [2、        中速航行
) O! H, I6 J' |. s+ I" |: {, H' ~
9 [  C9 K1 L& ^9 [  K! z; U) R0 d2 y. i+ U" q
弗吉尼亚级
8 H. q, b3 |5 I2 W2 k7 c0 h
- S# v6 o6 V% B' G6 W( O- a) W
V-3级
1 e* d$ t' o- ]# j" g+ z1 U$ Q: R( i! S8 W  Y# x9 Z, m
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
% C" Q1 s; u3 _9 x7 L$ X
( u: L' L% L7 F! Z4 C5 E, L/ u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。
; _  @$ s6 a: _% s" {& u
! r# {+ d, n+ p3 H0 U& a5 p/ M3 O; b9 A; t, k) k
3、高速航行
4 G0 x6 K' t/ w; s, {% X" M' t
3 q/ }' i* F9 B( g
; n) v3 s: h' O, Y4 A2 }* P, H/ g# U高速航行的美国洛杉矶级
+ y) }% O9 r# p. k8 P' a9 f- M; x: L7 v2 f& f7 }9 p. a% n

+ B* M5 ?5 ]% [; c$ {, b6 y1 U4 gP级. x" a2 h. x% a9 T

. i1 U" }( S" }0 v& O- a% z3 V
4 o9 ^) ^: S% d- e/ l; ]. X8 ^  @C-1级
% U4 P% f7 K  w
, u" p" r; L4 B. A
# F$ f; n- D' F& _( k6 O0 ~0 u) H' eV-1级, N6 l. w! P' u' z( j% c% q+ S

' ~1 Z6 A5 Y9 @0 u; ~8 e4 W# _; H1 s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。
$ H# G7 ^9 t' h4 |7 k$ T( S- e& R- D7 c+ s" |5 N% J
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。$ O+ U: i  R$ w% [
3 ^) W9 n/ y  U9 X9 n* e6 w3 q
46 i( L: e% ~' b) M) x# ]: h* N

  D2 l8 P3 g' J! G3 ]# 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。
4 g$ y1 O& p& t+ }8 g6 g
# L2 X. l) Y  v  {( t" I) x1 s6 R& U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。
* p1 b, c( \; m% X/ u$ E& ?5 n  b8 @' u# L  @; j2 E, @0 T

. |: I2 x8 t9 T( T/ ~0 C4 _

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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
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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 09:11

    • 签到天数: 2835 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。
    - R6 M4 \  W  }" @2 c. k6 e0 f; l' {, X2 ?
    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 ( ?5 D3 c+ T; O; g
    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: Z. ]6 W6 m/ S& W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。1 f% g) J) f6 Y0 d) R8 i& S) j9 }

    ) R; O8 T$ t$ x0 l
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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
    3 k2 a9 ]6 n1 Q# s# a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 I5 ?3 n! ~% O  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
    7 F# H/ P/ v7 d; I- G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 [2 v6 n; O# e/ o/ m
    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 7 z9 R( H1 F! p: t, ^" J& w9 Z$ 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 ...

    0 b& o, D3 w# y3 Y" [! |* U( ~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。
    * s2 B, \9 |' v# N; G8 ]* s5 `) s: K& c
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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
    : _3 K" Y5 W) B" \, \9 }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 ...

    ! f8 A3 ?6 S- F' t% O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
    $ W6 X! j, w! X4 G! n+ G
    8 T9 i  I3 J# s9 O1 v8 ~  Q$ q发几张线图比较一下+ i2 |/ y, V. c  {& [) \( s3 J
    & d& M' I  s6 j

    7 S+ x  }% j: B+ J, E. x( X( f; G洛杉矶级* ~0 H: P& Y9 ~1 _6 }" J
    3 M, Y' O5 z, M" v( u

    ' d/ D2 i$ j  _) z) e弗吉尼亚级1 C6 M: f: B$ N
    : [6 q0 f8 j% i0 k. E- ^! d

    ! e9 i. q& S& D6 A阿库拉级
    , D) f  k; \1 O" }* f
    6 D+ q; w% J) J! c: ~4 Q3 G2 K, E/ m
    阿尔法级7 ~6 ?$ C/ b0 C7 i$ A* j

    * ?$ W" G& ^* i( O
    $ k( b5 M# v, y+ ~+ J; s1 x0 c6 R: G5 h( l8 \) x+ a8 F/ A& p
    亚森级+ q: L* T0 A2 n: U8 s& w" `0 r) y. i+ `

    2 {' a' @2 r0 U# _* L: r% [, |* c" h$ O( V/ n/ j
    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。
    4 E  G2 S" O. ?5 ^3 @2 R1 X8 b: l2 T' r2 y3 \$ B4 Q& L
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。2 {; r8 h' v  q. e

    % z0 Y4 D5 e0 C+ K- ?* Q. r6 ^' Z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。& _0 c7 R: S/ u; Q) L  A( K: Q

    4 z( \, C1 p( T( ^! a7 v+ x
    : @. J' _' h, {, j) s% ]: |: e% j0 s- R6 L' `4 s: `2 t# k: S
    % e/ ^, s3 ?2 ^
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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 ( c& d$ K( K8 x; I) n
    发几张线图比较一下
    / W0 W, [& ^+ T/ j* h) F  n
    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 : @; h; Q0 s: n4 U- 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？
    5 C4 z; A# h( _; c

    + {: s7 \# Z5 X5 Z7 }, F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。
    ' J8 b" I- V: X% w0 [  _8 {4 d
    ( B, S/ p: S6 ~8 c% Y% ~
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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。  u. r* ^/ j3 T# _: D
    : Q/ i3 H9 e* m! W8 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。+ h" _, V* M" W5 O2 X: E
    ( J" \3 F4 F& s' R
    以上请指正。
    , H* f% b4 }( P& K- z7 D
    - u& f# L% [5 j; a! `$ |' O
      f- A1 u# c# _7 D$ T
    % _2 u& e: S/ c+ i/ s- l
    # G1 n' G& g6 d& Z
    ; [; e3 E- n# H1 h4 g) f. B* y/ q& T
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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 T* P8 j/ x6 U0 L
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 5 E6 k) |0 d4 [! ~  F' g* 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。
    ! F7 r' T: s4 h: D
    * P9 g3 [7 L: X5 o" T4 O7 V: n  c苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    : ?& Q: C# f/ P$ \( ^- K
    0 B( y% k8 c& L9 j5 {, k9 l/ M“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 u  j/ R+ n* s0 L5 d* s( D

    - U  y2 }/ s$ K+ E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。
    " I0 V3 ]& B( E& L( D3 ?9 s
    9 ~4 Y  {% s) a4 _
      K# d) Q$ e6 \5 n3 t+ }! L2 {! v3 Y; k5 @; }8 x
    * N% f: h% d/ ~4 r/ g( R7 q4 H' H3 \# ]( D
    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。
    6 |9 E  ]+ t; |0 ^% z9 E- e7 l
    : i% n- `  |, E6 q. [
    8 v3 O$ @; o& g$ b2 ?8 o0 O4 [3 j
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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 . @% W9 S7 B. Q- L; j7 ]
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    4 T# t7 Y2 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。0 |7 T* a2 A+ _- w2 y- H

    . S- p( S+ R: w& v* t双壳体对艇型有修正调整 ...
    , \" N; x: v" W* u. |8 a0 o

      K4 T0 U0 N( r美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    ; N0 I. m" C/ R6 S. Y6 h% g
    1 L9 \& U1 M. X: d4 n, Z6 L3 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。
    ! U* b: s# G! c4 M/ Q! r+ J/ K0 b% u: x) C) w6 H
    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。) V& p: m5 V" ~' ~# L6 k) {

    ' x  K7 O& _) c" \. o  o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？
      Z7 T! N& m5 r2 }6 e% b
    ! U. c1 c/ t* d4 O: d0 m
    3 L8 i) p3 E0 M( l9 Z. \# X* W2 w

    6 j" q0 R9 @0 p/ L/ T) s
    , x$ C7 x' _2 V! v' x  e
    7 [2 m  m3 J" d) E  {: j" i5 E
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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？) r; V3 d: |0 }0 ]% A- D$ _
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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
    % S- D: W3 ~& n" ?6 }1 w
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 " |$ F) J* Z+ Z
    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？
    / n' F* F, g% o ...
    2 @0 a7 ]. r0 o% g" q
    ' Y+ p; x4 L4 R- Y  t
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。2 G# G9 q. p+ F; i% i+ n  t
    4 d- t, s& H3 K# _
    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。# q3 p* Y: K9 w8 x( p

    . _( o4 \7 L6 {, y4 |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。
    # ?, I6 y& x' o' z+ s
    / m( v  W' l, {  _' 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。) g9 Z- i, I+ `4 X, z% _9 y
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    xlan1976
  • TA的每日心情
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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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