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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
. S( E: }  G" r
9 b, X4 {" N, f9 e4 Y" D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。
9 ?# \0 n2 q6 C! f/ ~; F: H  {0 _( q% i& ]: P
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。
, F; ]  z1 g2 }, N) f
, p! ]4 I9 N7 A% T下面发一组照片对比一下：- h  q9 G2 Z0 {5 G
5 R; d$ u- r8 C4 P7 z) C' |: Y( h
1、        低速航行
( p' \$ R/ D) U7 K
" t5 ?! c  G+ J! @- b3 v: [+ h, K0 l' n/ F7 U/ D
BATON ROUGE号! s3 J" o" r( q. T# F* V1 I% b2 a! D
) z8 D# @/ {' I; j; u/ A( r
' C6 {# C6 G* d% l$ |3 @3 [# t
V-2级# l4 c8 O: o3 G  }
- i2 m" v8 g. N- w% z
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。
/ V+ F1 ~) e. Q" I0 B& f$ ]
* L2 s6 n0 t$ q, m$ s" X. r下图为苏联V-2级核潜艇。" o3 L7 k+ _" m) w0 [  R+ N, G, U% ?

4 w* f2 ?) c8 X8 u4 \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。- i* p  N# Q  _% |1 E! d

* l3 o' `3 \' k
0 P' f# X6 ?: C! C2 h$ W) B2、        中速航行
  F. Y* Q% \) i4 v! N' R' o  N8 y' u. @( W6 M: I$ D, Z
4 C8 n) w# R2 E
弗吉尼亚级: n2 D' S  f) Z

# _  x: t+ @8 Z0 a9 g5 v% C% ^% k* f& ?0 ]$ _: n
V-3级
; W$ H( X& s2 W( F* R$ ]2 k3 E# w5 F. `# R# ]
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。+ N1 Q& U  A4 @& R

2 X" U! u- e+ H7 r  ]( y& C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。, t- s# \+ R) m* U
- V! s$ K( g6 \1 e$ J

' b# A  w; c+ g1 X0 i) }3、高速航行
7 Y1 d+ L5 B  V" e% a
7 f9 B+ A  c7 o- y- G8 F$ D( ]6 q9 t8 j/ u5 a! {
高速航行的美国洛杉矶级
1 }, o3 G5 K+ B1 D! }! ~+ c* }- H
' G4 `' d6 G6 f) {. c& Q" z6 P0 W- B3 J! z1 Z  ^
P级
% ?. ]: C9 }$ Q- q& }" \+ [  w" z- _4 a5 e/ ]; l

5 B) I+ l/ K& `% c" `C-1级" u7 K& A. T! ?' a2 J6 P% |% Z8 f

0 R& Y- p0 b, J  I2 d6 P( C5 y2 V" D0 M& q5 C1 Q" M: @- D
V-1级
$ u8 i5 W9 L4 h. H2 O
! N2 v" ]  t5 O3 w/ @: V4 q# a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。: U, E) P) Z/ O4 w+ Z6 g9 M6 a
6 @$ _, {% V: j. n0 i0 P' L6 m
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" @' n, t: R. L  c; o* }# h. d* ?/ ^
9 g( {2 {$ T4 M( |3 N3 P, K3 s
4: p$ L( [3 P$ O. Q: e, C/ O

$ Z5 F7 t. M6 T5 v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。, s- ?6 g/ d. D- Q6 u) \  G* H
0 l: O7 }& P* L0 H6 {. d8 I# w2 E
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 ]: A' @6 f( d/ z* ^. Y6 U& P% x: t, Y2 E& u+ i2 T; ^: I# h

9 v& D9 L$ e  R% E

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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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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
    慵懒
    11 小时前

    • 签到天数: 2070 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。1 ~9 f7 `3 Z2 t$ u
    ) l$ Q# p# g: r! t7 e7 m/ w7 \
    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 $ k/ L' Y3 W+ ^) m. _* l  `
    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 ...

    1 e* w$ j. q" ^3 ^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。; K' A  W1 [1 h
    1 F2 ?4 V' w% \' _6 t% X, O$ B
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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 " S' W) E  ?: Y" s* |! t
    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 ...

    0 y- [7 D0 @0 c9 |3 A' 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 . B: y1 r& h( G+ _3 z) ^
    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 ...

    , v: p+ ?' A' Z% ^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 ! I" V" D8 a5 k
    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% ~& t3 U/ S! k$ j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。. i8 ?0 S  W( ~2 }' x5 N
    ; p) M! ^5 R- ]
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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
    . s9 ]& v# `$ ?! X" {8 m2 V  V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 ...

    & P+ H" Z, `7 u8 ^& Q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, s$ t$ n( |+ s/ s. D* D; w+ \1 G# P8 A! X0 Y, {
    发几张线图比较一下
    - G. x4 n6 G/ O3 L. j0 f$ ]& T# h# @& C$ q+ R; U% Z6 J
    ! I: {# ]# |# s/ E) ^3 V
    洛杉矶级% x" m( M4 ~% u2 ]4 X
    / c1 e% ^- K, z) [/ D9 T
    9 o; O, t) V) S! l0 S
    弗吉尼亚级+ ^  t$ z/ H( T- ~
    6 S4 w- ^! ^6 X5 l# o+ ?. B2 f7 a
    8 g6 b' t7 O4 M$ i/ _) N4 _9 w) [
    阿库拉级$ x, w# k' U7 u, A0 p& S4 R+ e

    0 ?  v/ X6 u# X( f) W. b; \5 v0 T6 [
    阿尔法级
    8 X; P5 s" z2 ^' m
    7 N2 L+ f; Y0 [8 c0 [9 c$ n- r& b
    5 E- ^& Y( G6 S3 W6 {! G2 \. }1 i. I3 e% C
    亚森级- T& \) v8 d) K# x+ X
    : A* N0 S9 b6 H" O# C
    ( x7 E9 i7 U) @( J/ b: f! r
    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。6 m1 ~, {; u  @+ K+ X- I
    " {- X, f& {7 X0 e$ p
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。: b" s: ^) f3 a  h* T" }
    8 |& K3 s5 G6 ~1 z2 n
    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。4 i! w) H. w# Y1 F# \3 ]

    ) X+ w# N9 F+ v( U
    " x4 h. R$ n' E6 P0 r0 |9 V7 m+ [( O( r4 n0 ^3 d; U

    8 P; j7 t4 ~9 S
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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
    - Z5 U2 t( H0 y. U# w发几张线图比较一下
    - g& D% ]* i( \4 `5 E( u/ G) w' o" o
    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
    & S9 y3 L0 R3 x2 f! D& 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？
    ; e0 F: J) ?2 j( U% Y

    + T4 N! y6 D5 x# a7 k: N" B8 Y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。( C) L! }! F5 ^

    6 @/ T4 \! X; e9 i3 A% O' Z/ Y$ K
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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。
    9 ^4 ^$ s% c7 o* `' n8 E2 C& K5 L: K! J6 Q+ P' K
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    2 J8 [3 Z* y2 Z/ R' W4 m7 E9 p! i+ B
    以上请指正。
    ( a# M; I" s, ?9 u2 _( |
    ! `1 u1 n) Z* ^6 e, t5 P
    1 }  }/ b! F6 P( a5 C
    / }8 p' [: V2 _3 M( r* F  G- t, m& t; B: h0 e8 e
      P; Y. e, r8 `. _$ v
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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 ) u+ L2 z7 C0 P" F* M1 h4 j; v" J
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    1 ~+ M; j1 b6 _6 X0 Z5 o- g2 j美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    $ H8 L6 o% k# a& ?; c( F
    # K* m! h) k: b7 K5 Z苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    * N9 S3 P3 S- h" ^5 @; U, Q" Z% _: d$ l$ x
    “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。
    / _: t& ^* u, T! S# T$ ?. w: g" M$ V( Q
    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。
    ! k. u9 @( s/ \2 ~' ~8 @" G" ?8 q/ U0 h! O3 V% ^7 q. @
    ) N5 c3 T  `1 z+ s5 k' b2 S
    $ m, @7 L" q" x2 k4 l( b6 T# ~
    ; k% K- w. @: T3 I8 e6 K4 s9 n
    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。
    ) c: z, F8 f; ]  P0 l% `9 X- I. R  M! U3 r  f6 N
    3 }. E8 h2 m' g6 B5 U' @; \
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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 ( V+ }3 Z! c) J" f/ l4 b# \
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ; S4 q( g4 M% r“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。
    : `1 W- p& K2 K7 Z! C
    ( m1 E' W% q. E+ Q$ X4 [双壳体对艇型有修正调整 ...
    * Q6 ]6 d7 o  O0 y
    3 R" c6 n  r% a
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    ! ~2 t. s: Y3 [
    : e/ {- l! @7 {  d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。1 w" v$ M: Y3 k& h

    & Z" d1 b% h1 i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。. L( ~+ _  g! _: M
    / O- J' V- M2 k) C
    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？
    , R  [. T1 \2 R5 T, p8 t$ K2 p  E- Y( ~
    ' ?6 g. a* R0 r7 W$ F1 D& V1 a9 a

    ; r9 T% t+ b8 s
    # h- u1 f1 g+ E7 H* O
    8 s8 k: n5 y+ @" H) L) x# K* u7 D  w6 r& m  ?/ @9 ~/ Z) [
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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？- @. b' B4 I6 C4 P/ J7 S
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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
    & _3 p( R' U6 c+ }& G# P
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 3 }3 w! C. t6 Q- R
    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？
    - e9 G9 G% M1 p- n ...
    - t7 W# o4 ^$ g0 Z/ }$ D, {

    4 ~8 _; B6 w* B6 B不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。; v# R; F" n" U9 f% X
    % H9 w0 I* k. P3 q0 d$ H
    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。9 o6 L% }$ {2 }) }) I+ ?8 U

    9 K! D) O6 Q" c9 M6 H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。  a# ~! i6 z7 V* J5 y

    + D1 ]* k5 M4 C% z, X% I1 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。
    " B& w( o, K! c; A" i- t8 d, f6 t
    5 v9 I, t, X% v' K% J& [% 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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