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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 ( N' a8 D- T6 s3 u
) _9 B9 L% R* D" H# t
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。
5 ?1 E* u$ I0 O
, {' h3 P8 t& U2 {; J3 m" x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。
5 R1 ~0 U' r3 P- T9 g& t+ x
& @$ F1 ?' W, m6 ~1 f" G下面发一组照片对比一下：/ t: P$ |. [4 x- W) J

' U4 v6 s4 e, g/ Q! X1、        低速航行, I) m% R- N! @! P" g: e

) M6 s; B* A$ W7 ]
9 p6 X3 Q' }: Q& N7 A6 M: gBATON ROUGE号- t" z& ^& H8 s
7 {6 x; g& s$ g

" K+ n1 z9 O% E: cV-2级
3 m) d* V! I8 S" q: f5 `5 X4 F: F0 G) C
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。6 t7 B6 t' Z1 l7 X

( K0 K& d5 Q0 s下图为苏联V-2级核潜艇。
3 F: G5 @0 S9 l4 z- A1 h# T5 C- X/ F6 u0 z  G; T
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。3 i4 M# L( N/ q( k7 p: q! }) J' B

3 ]4 Z7 |8 Z/ ]! D8 L& K7 v4 S! V% u# T  A" ]; D
2、        中速航行
. _& M$ y# ?! y; }( c0 G  w( ~+ T
& B) {* @6 }: T) c8 h0 `% U5 i! z: u, w% e4 E4 F6 v
弗吉尼亚级+ _+ X/ m% |. A* `. V2 K$ p

( J, {! p/ J1 O) S) P0 v& w
- F( g4 y0 B6 _0 v3 V3 [V-3级
" F: z5 d3 w. ~2 O( Z
3 m% o5 @) B1 X6 ^上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。) e6 n$ H% X; |% w) D; \! S

5 X2 x, t' p/ o7 ^' M9 ]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。: r; @) G- o, O" j" }3 l; Z' s$ ~

7 Y6 ?! U0 B# |; W  [
) O* }2 \: @% H( C1 t% b1 N3、高速航行
, Z" D# v+ N; [' X0 ]& i0 ]# E/ Q& C
9 h: w1 q8 z* R$ r
% v6 G* J) ]: z; U* m! F' ?高速航行的美国洛杉矶级
! `7 x& x5 C4 X( L7 R; U3 T2 Q
) o  C. r8 P& X- g9 I1 U+ a( J1 \9 s' w2 v
P级- E( v3 n" Q8 U% R! y6 s0 r
' h' L& ?6 r( M" P7 n3 x8 L) x# J

+ _$ J* X& ]8 A" L9 rC-1级) ]* t& G) \5 D9 b# W9 q3 P8 [& I# L

, J" h  l, z4 M' R8 x
. r4 b" V$ z* N) W. j' e7 L: t( c7 c$ hV-1级
! a8 `* l5 t/ W% x& f( @1 B
' W1 J6 I- w* N# k6 y; L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。! A% D7 Q" B* _: B
' a1 [- C* [( Z: u
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。" B3 O0 b$ v! {9 U& ^
* a5 F3 D+ a' v0 a
4
+ D' M! b0 b4 @) E) A
: d7 `) z  g2 J5 n. o# P0 \7 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。
8 C, |: w: x6 a$ [
3 N- d! k7 P4 Z1 n1 Q1 E, a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。- G1 y5 Q5 c. G9 w6 T$ G
7 p5 i3 v& N) x7 E

' S' L1 l( o/ y2 y5 V2 T' k# |

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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
    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。
    6 d4 T: Q  w' r& O2 ?" U1 ~$ T# {/ V  z& [2 H( H3 [  I5 A
    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 & d) x9 z/ Q% ]
    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 ...

    - W# [! t$ W" F& O' T0 q0 @; H; 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，艇型基本就是个圆管子了。: u. r4 w; t1 j3 ^( J

    , K0 x2 \8 ?6 ^9 t
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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 ) G: @; w; E4 e8 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 ...
    , I/ P# r6 O0 r0 V) d) v
    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 ) J8 A3 u' M; K* N' T1 x- [4 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 ...

    / ~. J3 A: c7 y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 & B3 O3 v& B, Z2 n5 J+ b; 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 ...

    # N. f% h/ ^$ O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。. G5 U8 ~6 R+ D* u

    4 \- c# S; W3 V7 U  L
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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 ; F6 d. ~+ p* Z  M8 Z0 q0 S( R
    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/ \) [, M6 I- 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* [9 B! ?, I6 T% s+ x0 p2 \  \. F/ l) I* R& a; ]) ~, z
    发几张线图比较一下
    . o0 p* l: |& F
    0 `. i- C9 I1 z- M: e
    7 s1 b! Z+ ]2 T2 o1 O洛杉矶级# V" b& r5 t" h0 l5 |+ J+ e) T

    - F9 Q$ H9 Y6 V+ B, R- G; R/ [* \+ b$ v: Z. L
    弗吉尼亚级. T2 m4 i5 k; o' n. \

    & l- ~7 G! [* W1 e3 _$ l- }8 f: [; Z6 P) ]6 f
    阿库拉级
    9 @& C+ k( f3 B- {1 L7 d0 U4 G/ ~7 p; T2 H3 B; U3 p6 A

    1 j' Z* h2 q. `  i' V阿尔法级. K# [9 f& E$ c8 T

    3 D/ A$ o: ^9 r: s+ d- w% F
    6 u* E: h$ K5 L. b0 Y  [/ _& F1 R- ^# ^( b! y* I
    亚森级( R/ [* }7 l* g/ Z! f

    & z# o" F' \4 s0 `" p2 ~* e6 S! Y, r  K' k2 z
    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。% N1 D+ K8 }1 [( D. z- @

    - f! _( _" k% d& K0 ]" d0 e5 L2 v个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。' J1 _, D* v" p- s; Y

    5 y3 c4 O% a4 p) q1 p5 f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。2 U4 U: ^. J* u5 x7 L! y; c

    " ?2 b! p4 S9 e. R. |% X6 t0 `/ i, ?0 _5 h; A$ u' e
    & J+ W+ ?3 Y1 A$ E0 ^) \

    ( X4 r6 s5 _4 n( r3 L
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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
    8 a- q, U1 {2 h发几张线图比较一下
    * x* [: `* ~" R
    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 7 W4 F% ]! m1 E7 I. F  M, m1 R* i6 k
    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？

    ( R3 `1 h& a) `6 h. z
    ! N# o0 g& e7 l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。" C5 c' r- l( A5 Z; u3 C& j
    ; r8 u3 f" v. Y3 b/ `/ L2 [
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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。
    : M. [* O! Z  ?( O$ k: a4 ^$ l9 n0 n8 k) R
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    9 {/ ^% L! j  M! s) x' X( _
    % E9 ^4 V  m8 @( k$ S* Z8 t" z: C以上请指正。
    - k7 j+ G5 D" z6 w/ X2 ~9 Q
      W+ s7 m3 C& J3 }/ o9 b' L( k: n3 B* U

    7 L4 V% X3 D% i! k$ g4 q* y! \. q' R, ~; v* I7 K
    * I9 m; d' j& p( X/ K3 {9 A3 R
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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 4 [4 m5 y+ S+ y! P% e6 j5 t1 I
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 8 L, p  U0 N+ x6 }, A2 n
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    1 E7 S" M/ Z8 {  {* P
    4 k4 P. P, d; t8 a苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    9 D/ |! R& \6 v6 o! `2 p, ~
    " d/ j, i4 ~0 Y9 g; ]" q
    “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。
    . [: P2 }8 `- z  x, D, G  t/ [( w- M5 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。
    + i# m" c6 i. x$ I% _# V; K
    $ t: z. y4 Y( T1 S0 ^. o, J2 U
    : M% h1 ?2 Q' P  q) f: }$ l. z4 L1 N* [6 T- k' Y
    & R- c+ x& \0 {* A! z9 T
    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。9 \/ {) P& c+ S* `& L
    . X( b( C5 Q% Q! S3 @% `4 |

    1 Q% z7 `$ \) n$ k
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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
    % P: [" g" J3 Q" T& V, P
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    + N% g0 M8 J( U: D# `, N* |3 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。* C5 y$ C; o/ h

    6 a- F: W/ H' Q7 s; a3 j% l双壳体对艇型有修正调整 ...
    , C/ r4 i& o* S/ h( `* \
    3 K- }9 r& t: O+ I- k
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    2 Y+ ~) u$ t( T9 e, d1 k1 C; ^6 J# L" a6 n8 i
    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。
    ( L0 ]1 T2 p' f7 y; K4 @  Q; q% {4 f; a3 T0 E
    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。3 _/ c! C1 J# }% }- s
    8 u. V+ o  R1 w6 l& 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？
    & R+ s) \3 A7 ?. B3 Q1 Y# D9 P0 W! H' l0 E# I; D- y$ R7 I

    2 T2 _" X* ~  }0 P3 K1 J! Z
    5 ]3 Q9 U2 s! t7 ^* |. _( E' A. b3 D+ S
    4 V& [- a) T& u- C* f) p! B6 }# d
    4 f' F2 R, I0 b1 F% I
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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？5 }3 R8 K# C' m# E
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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 % K7 Y% Z% O! H# p& L5 Z
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    $ S3 ]) \$ f, a8 `$ J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 _1 X* I0 @/ p" m/ D  k5 ` ...

    - g1 H+ t, b% `% \) I, @# L2 j! _  j+ q: n% P9 A. Z
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。  c- X; b7 x$ @

    7 P5 v: E; R; C+ N% j3 F# Q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。
    # Z' I: d+ X9 E, z7 R+ O4 N% N7 E0 b! y
    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。6 m0 |  \& S% |) A% p$ v% \

    9 x% N, C# E* `' U; V, b7 d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  L0 A) a' {* w# y& n+ ]% y9 |* Z. ~' S: A

    5 h5 z$ w% S% _: i* c6 q5 ]7 N0 c
    8 b6 ^2 {' g+ A0 V1 z, `

    9 [6 S- g/ Q0 g% `- L
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

    • 签到天数: 916 天

    [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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