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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 - h. A- l2 M2 G! e+ }7 L
" {$ _6 c$ ~4 f' K/ ~
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。, t* O) g* h# |5 ?" X
4 n9 [1 k3 X% s2 z1 _! D8 E$ x% T
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。6 C. W8 j( B" H; g4 C
) r/ _" \' w0 q( e
下面发一组照片对比一下：
& \; ]) h3 v# M# [3 _' X4 }- D* g  c0 \  U
1、        低速航行9 s( e$ m& t# U% U/ S2 A2 r

- y" `; s* L0 Y
. H8 ^% N% f0 W1 }6 E, [: UBATON ROUGE号
0 r7 \+ I0 y% A4 f4 {, q2 P/ [( s+ F, E8 P. \. J

, |: O9 ]) w. i7 X5 Z: c* [0 g4 zV-2级$ q$ l6 O: R" h
+ T& A# p" ~/ ]5 m  F3 Y2 t
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。
$ I, }$ K+ V; W9 ~; c8 U
3 o: g+ e7 I8 D# X% ^下图为苏联V-2级核潜艇。
( M/ o9 r7 X2 o: J
6 n6 l8 t( n2 v1 B% e! d3 v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, h5 y; G; U- N: T0 a
" z' z+ N1 r5 f0 i* X) ?5 V5 e& U2 S! n
, o8 J, D) L, l) G+ q
2、        中速航行
+ j+ W( s" F; J& j$ v
* y; c4 O1 p6 `2 `- y  A
4 K# }) D) Z0 i; m, k% L# }弗吉尼亚级" h: f7 }6 s0 f8 y9 X
; g7 u+ D- F& S8 N! I& ~  I/ u0 o! M) T
9 x) X& ^# i( P4 R0 h$ }. ^% j
V-3级
" I, Y/ q8 v; X$ e
2 Z+ A0 {6 E3 ]9 T5 R7 f% s3 B上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。+ U# }; s) ~# \1 t

, N5 y0 T1 O) a% J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。6 H$ E" ?! x- W6 Z9 H
3 Q4 A: F. t7 q
1 U, A- J* c/ K( C) h. o9 Y
3、高速航行9 F( H6 v( s* C3 C" K

: D0 u8 s, q) Q$ G5 V+ `6 v7 Z
# M$ v( Q8 H7 _0 D8 B4 r8 Q8 J高速航行的美国洛杉矶级
' ~$ M2 `. \6 z) Q
* K' G1 L" u* @- D5 N9 L
' Z/ G9 F! k4 \! g) J4 x5 u! CP级
# C, J/ w& X' Z1 r/ ]( i; V% S5 y3 r3 b3 _# w0 K

+ w: Y, R. N/ ?1 J2 n7 F3 f( V; pC-1级1 F- U1 D+ y: U8 Q5 C
1 o$ ?3 f; W$ u% e- {8 z3 R

) I( j9 @0 ~/ GV-1级8 Q1 O$ i- s. w5 _/ J# k. {
' c) ?" Y9 i& O8 \
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。8 K9 T0 y# X; ~7 h# k* l* S

( Y/ c/ v( }/ Q- `6 I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。
+ p0 Q7 q' V% m% o! U2 m% ]
# X8 Q, I. w4 ^# |, w4
8 \5 T9 U" m, }3 X) O
; h# s, R- z1 p4 x  P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。
- `: d2 \. Q! i. S1 m* ~* M. h1 V, {! C
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。
! n% N9 B7 B* _/ y# U6 y8 l4 d' X0 ]- N9 K; q! I5 S
7 j6 k3 i# O9 A0 j9 c* I. M

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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
    半小时前

    • 签到天数: 2079 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。$ y8 n9 @) k* H
      W# N8 V0 C) A1 s
    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 " N  }) s0 `# D5 ~
    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 ...
    / {6 I$ _+ C) y& s) z8 f: }. H7 x7 U
    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。
    . w4 Q8 c- f# @9 U4 F' c* I5 I' A
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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 X3 d3 a4 j, s3 _; ~( u3 n' i% L
    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 ...

    * G" I# b2 M$ l7 X0 f- t2 L8 E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 ' l* J2 A& V' f3 \! Q# i9 b8 c
    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 ...
    / G8 r$ z0 V2 F& d: w/ U5 @
    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 # j* Z# y7 ]8 v4 |- y0 X# s, x
    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 ...

    " t1 f, j! s  T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。
    5 B. v- `% d/ B" M+ ^
    : o9 V. i: k* S
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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 4 F. J: O$ x1 Y# 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 ...
    3 x# L4 e7 G" K$ H$ A
    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 + Y1 ?" e! I- r) F4 [( g1 _7 W

    7 x4 T* Z0 |9 v& h* \0 X发几张线图比较一下$ j- o: F2 L* t3 d5 t6 k
    / H& g8 [: o. B" r) ]- q9 `- }
    7 w! v2 G9 f) a* q+ T
    洛杉矶级
    0 m4 d# q1 j; L4 S# C; J
    9 A0 d' c$ s0 ^$ C: @6 g& |
    ' {% Z( X& X* i2 ?, [9 m. E弗吉尼亚级% `$ i8 H% W" ]8 \
      f( t7 V/ B/ D$ J0 ]+ d
    " A0 ^2 a7 Q( j6 C9 [0 {0 Q6 y$ W
    阿库拉级
    - X( \4 V3 l1 Z# j$ v5 n  R* e# i3 O2 q

    * U9 W. ?$ F; Q1 e: {/ V阿尔法级
    4 Y3 W3 r* h/ y/ V
      R. l& P! d; \
    8 H5 E9 G8 Z) E+ y
    / K. g. r( E  H' h亚森级
    : _; Y! V7 k+ b7 i1 T
    4 J+ n; W" V# E2 Z
    & \3 O, S- k6 h7 b# ^1 U& T6 M6 l- v% @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。
    1 r- ]" ?, d# w! v6 m7 t$ a' n: ?8 J$ ]" Y+ e, A
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    ' a3 `5 l  M0 k( o$ M* g! x! O1 w+ b4 P% A% U. n1 m" 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。# o! S/ J8 \; r9 a

    8 q1 A2 W' h$ s! }( C6 F$ |1 G) _* z) R$ X" i
    ) H1 N* M0 a% Q  i0 r& Q. c8 Q& T# ~
    # X" M+ g% n+ Y/ [$ d0 \
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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 3 T+ D, ^( f4 u1 \
    发几张线图比较一下

    " v2 v* D% m) i6 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？
    回复 支持 反对

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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 b' Y- Y5 R2 }% \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？
    # F# z) A6 |. @7 k+ J4 a

    , c+ m4 I: d* a- i/ E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。: @2 G4 `3 o; V& s! Z% C

    8 H" V0 {6 k4 ]; s, M: Q$ 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。* E" h1 w  R% M& A4 O
    * a! K4 `7 s( \* \! O4 Y: }
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。- Q# v( v# k4 k0 X  k1 |5 d) n- P
      s) @3 R6 i: l) |& W
    以上请指正。
    # l$ y* n+ i* ~- D" i3 r+ _( x. z% @( |( S: ]& D
      E& D7 \. ^( s1 u' n

    4 A5 a1 I) U" v" @8 X& Y8 x$ t' g
    ! C* ?6 G: p' U( K' R$ l& h& R  o5 I& Q
    回复 支持 反对

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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 ; q/ y0 d3 F$ w! T* L
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 6 z: X; ]& r+ v; U7 K# e) M8 z
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    ) x. Q3 r) O/ ^
    8 N: S4 q- N6 M5 H+ l苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    6 G6 @8 x- J, @; t/ s8 v; w- W
    ; V# e" m7 d- H/ p7 t' b; j
    “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 S! F. H0 z3 W$ c8 ]% {: m5 a& K% |; _# i) `' u* 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。
    - r9 |% b0 m: z
    ! z& V* t5 y* I* n: W# h  C; |$ }' ?+ v/ u5 ~# P. b
    ; [  k; O0 e( Q8 U+ ?9 T5 O* \2 ?
    4 N1 w5 L" r, ]6 p# Z- h8 e6 V4 u
    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 r0 h' H0 g7 Y5 K5 m
    / I, P+ e( J7 c0 j9 s& M
    4 {# ?8 O, `( b5 @* x3 w  E( y
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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 $ @  U3 d: _3 z: }2 N6 X
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    2 K6 D# j, {/ \9 s8 T$ 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。
    % b' R6 H0 P: @, I) B3 c$ ]8 Q0 F8 [8 ~
    5 m3 U  @( |; K$ |0 s双壳体对艇型有修正调整 ...
    $ t" s9 n5 f# M- e2 r4 [: a$ o

    ! P; O$ n7 i9 ^! v美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    - j2 }3 W  B- T0 X( Y- G; P; v3 B# f6 O/ H
    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。
    % _! \. w  H/ K& W
    8 l4 f) j3 }( q. `5 u6 v7 V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。! q1 i/ }" t- q8 M) _

    & A* C9 t+ i# I$ g0 m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？' s' v8 p/ n) K7 ^* o5 x& |
    ; q0 x8 T  H" ^0 D

    ) h1 U0 G$ p4 D6 k+ ^( J1 z" G9 B7 m
    & {" R, I5 J; p% N0 P: {: k
    4 K4 m1 v, L$ P9 S( D; w; ~

    ; g* N* k& ]- H' Q4 J
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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？
    9 i; y% R' T- [2 V! Z# X5 u
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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
      Y4 _/ R9 p0 j$ {. m, H: ?# k  }( T
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ! c2 Y+ ?! l: X# p4 q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 e0 y( |2 w3 z+ G# k  B4 ? ...

    2 {- M9 c. ^& a" R4 f
    8 T3 U% [- J2 a2 d. ]" F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 [9 F2 ~  X# C/ k

    . H% c4 h8 g9 ?/ a+ 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。
    , e1 W1 ?, [+ m2 D$ c
    3 d6 b2 f, {$ U& t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。2 b. G9 b9 w" @# _6 c

    5 `& K* H& N1 b2 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。9 V+ K3 v! C7 ]% }9 M+ V

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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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