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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 - l* x' |0 y# s6 v! U# k/ _

1 {) R8 f2 i) I4 P1 N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。4 v: @; _, O, E, B# t( [) ?& i3 C* d

0 }# f, b+ k" P3 F3 z# g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。
, G- D$ L( F1 D* n0 D; r2 M# R0 {& {$ _9 R4 M; e: c$ b2 B
下面发一组照片对比一下：
5 X. t* g. `+ G' d7 G4 a" d9 f/ L' J( R! W/ @) n3 `
1、        低速航行
6 ^' y5 S4 F) l  A# C. L/ `9 M/ H* ~' m0 O
- G2 Y9 }5 [4 M3 g
BATON ROUGE号% B9 ^/ Z( Z8 ?  P& f7 N

: \  ]+ ^0 c+ w
9 F( O6 t3 o2 u) E8 Z$ B* gV-2级
3 U+ |" q) e4 W' Z/ x" R0 _4 X! _1 \9 _! K: O; [  D1 F* I& H
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。
, L; R9 u, j( g% J% x; b7 q% z% L9 W' E4 `
下图为苏联V-2级核潜艇。  e2 f# e- w% L& _' X0 G" ?3 `( L

# Z+ i& I) j6 J4 k1 A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。
% n. |) ?# t# R1 Q
5 O3 D2 p& J  ^) l0 O
% l% R" c' p" x$ Q% O* |2、        中速航行* X4 \5 q: k8 l& b# G

% q7 j7 j2 m1 F' R8 w0 X0 o& |
* k4 E0 ~* ~* t. `弗吉尼亚级
2 X, E" ]2 o  i% j) h( h, F. P/ U1 D6 L9 {1 [

; Q2 {$ m; L1 [- s8 l' v7 fV-3级
  H0 u, u1 w! L5 N
. ^3 X; }6 U( s. N上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
- j* n& p# e( C
6 t2 T1 \0 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。
1 m9 M- p+ ~+ t' l
" d* S/ U; ]1 G% b& Q1 L  V5 N6 b6 P
3、高速航行( e9 H+ E; ]3 {
9 G+ a: `1 A, W& |, y# X
5 o' A/ W. u% ~6 W
高速航行的美国洛杉矶级
8 W  o  J, V6 Y0 j
' o5 q/ E9 B: M2 z; k0 p( B1 \5 f# q) I7 Y  K
P级; K  P0 G8 E6 c! p/ R

% D* E* R' H; y8 }7 V. d$ W& ]/ w4 z; i; W3 b
C-1级6 M/ E& p' C4 S; `- e. |* M

, T) ^- G" e7 e. q: d1 p9 g. x) B$ [1 }9 K  {+ J! I
V-1级
# H4 I$ K% I, P' K) z
9 E( Q6 j7 t  l$ J* k( s8 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。
. Z2 O8 t. Z% Q, }7 c3 I7 R9 L& d
6 J' S" h0 [" G+ Z. E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。/ W; \# `! a- a( ?

" a. R$ V7 i8 G0 {; Y4
& @, J' l$ b8 T. `+ U0 l4 u2 N, v- I
+ ~% g4 [0 R$ {8 `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。; Z$ h) O4 r7 w
' K5 I7 P+ {$ E4 ?- N
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。- L+ o" Y* P# t/ ~- e; ^
) y& C- c+ o/ _2 t5 F# ]5 }

+ |  O# u1 r& `( i! Z3 |* q

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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
    昨天 09:35

    • 签到天数: 2069 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。0 N" X. E* `) t: s4 h

    : Y: {6 w& K( f4 {  U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 + B7 m$ z( _" z* q, ]& ?* D$ c
    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 ...
    : J0 s) b# J* p" c  Q7 K
    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/ z9 J4 t  b+ y4 ~' i+ F: R: F
    / k7 H5 C" }6 ?0 @* B1 {' x
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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# O. m& k4 ]/ l/ s
    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 ...
    ' L8 T6 v% U# _% p' A4 `( X
    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 * w1 _2 I/ G' k. E5 _
    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 ...
    . [; x' m5 G4 R1 n9 m' O
    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 * l0 [9 m3 J, d2 c$ D
    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 ...
    " d) o' J$ V$ E# [0 r
    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。9 @( y) Z' f8 M' ~
    ' o6 n* A; ?; i2 J! g" r- {; 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
    # [+ A3 T) L" r$ y) s6 x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 v" `# D2 z* Q3 u# 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 1 R! d) a: k: ~# g$ K0 H

    * ^+ E4 r" b! j* v) ~  q发几张线图比较一下5 ^0 ~; t) z. C* [8 s" \# p+ W+ c
    ) P6 o) {; X. G: K/ X6 F

    # j' i/ D3 d* u( V2 `: b洛杉矶级) U9 G! w# T. `* `1 x. L/ E9 {( Z2 i
    2 O: t" F" W1 J  X) ]: u& K9 i6 O$ k
    7 |4 x7 s/ c+ f  y
    弗吉尼亚级
    7 y% t0 W) K, G3 i2 {3 E* M* Q
    " w2 z3 |4 q4 [) P4 m. ?% u; @; u) R
    阿库拉级8 w* a( k: X: ^: m- C3 d3 U
    4 C9 U% E- J% V

    7 [  W& O2 C" S/ ~2 a( K4 h阿尔法级5 b0 _' l* y: x( B: q8 m2 C
      A$ W: j6 y. a1 n0 ?
    1 m+ u/ @3 p& [5 u# `, a

    : k  h& K# y; s7 n" [亚森级
    : M0 |, ^" f  b. B. t$ q7 w. C5 q* ?# |  m2 c/ b$ h
    ) T: ^2 D/ F! ^6 M* 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。
      _. H6 V- F  l; f& C, V* ^
    9 H, A0 P/ h$ x1 U: U个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    ) Y% k9 u8 b  L' b: q- }0 y+ f1 I4 l
    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。. n: ^* ~: c! `& k  X2 e
    * I. d: D1 r0 `( s' T: o8 z

    1 {& C+ s. K# b! h1 d2 s  U: X- O' Y( I* g( h8 k
    * b$ c2 D2 V+ \! ^1 a3 [  I4 b+ _3 e
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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
    ; Y& j, q  V  P, Y发几张线图比较一下

    : X, V, B* C' `0 L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
    & E1 G; c) l; E; F; T% n5 h4 o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？
    , N* X; Z9 P( |5 t1 W" w
    0 E: o$ t) y0 x+ L; n& m& W
    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。
    4 [' n/ f" ]$ y: e, W7 f* T; b5 x* T$ u) P7 C! o! ~
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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。5 V  _( {- S) `  P! y/ ?+ _
    & ?7 s2 |3 q( q" S& g
    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 `+ }# p& v+ _. c5 |
    . k8 K7 y8 e9 F+ z' q以上请指正。
    3 Q& X8 \0 v$ _7 P9 U6 y" D
    ) |3 y9 E6 r8 X  o/ O1 m4 b* g; @. Y$ U7 ?( ?  o. K$ x
    ' y3 F, U2 ?% t) f' @3 |0 Z
    / Q) e% E+ Z' `
    ! q. f% Z4 ~; v5 Z# y) E
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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
    / W: p, N; _9 ]# M# Q
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ; H/ L" T0 B% h* j, ?# e: 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。0 v3 A" G& t9 q8 w. a+ y, w$ n
    5 y1 c! m3 R! \3 S
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    + U" f- X* [' z" }% _+ K
    # _8 g6 T( }) Z5 b' z“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。
    * Y& z% J( d! W3 T3 S. E
    ! S' F' j, o5 H: j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。3 I! W7 ~) J' K4 a' Z' w  A
    $ \9 |# g% d! D3 k4 L) Z

    2 J1 k) k( ?7 M' t$ M! u7 D! z) [) l, F

    $ K, m# @( K8 F. m; f8 I/ 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。
    4 B/ ]. X7 b. n: _% w. R1 Q% G6 B' t6 p; D' }5 Y
    ! }' Z0 O, R: V5 z7 y4 \& r
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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 ' ?% C7 J4 E0 M% P7 C  M
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22   g2 T! X; X7 V9 N$ s# t
    “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。
    9 T( W: L( j, _3 T* O/ u% E& Y; {! G& I: Z' x
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    ' n7 f$ F+ V# ^

    / t& P/ W/ Y8 S. E5 h+ ]; n美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。7 i8 b/ r" a, p; g: [# ?

    : S- O  O0 H2 o8 u# }6 ]+ }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。
    & S. m/ N+ {6 e+ D) B+ F8 l0 u
    / A& q' s2 [9 ~# k' |$ U4 J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。
    9 u8 C/ F# r$ O" l& c2 g1 l6 I) Q+ {5 O/ z/ p) W: q8 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？# u/ M# L, W8 R
    ! X' j: c( @$ x4 r( j

    ; I# O3 }- R1 I
    ( ]& d9 N7 C6 M% w9 z7 e9 R$ W6 s" V# k# S
    1 M8 n  \* Q- }8 @* v1 C

    3 w0 j% \8 _9 B! O" Q5 _
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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？( M' ]$ x3 Q5 c- n; b
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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
    4 U, `2 Q& N( j; c  D! J  t
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 4 P5 w7 |7 z0 j" u# k
    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？/ j, S) }/ I7 S; l. J+ s" R
    ...
    , q( X0 Z+ p1 V9 l8 G
    : }. I4 W& M& V
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    0 }. f" w/ {" Y8 t5 g) ?. ?! L  X, e2 ~; Y8 s+ ]3 F% G( W
    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。
    % k7 E! J7 O. m6 P, Q' W* B* H
    - }* z7 c" K+ ^) P/ v1 A: n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。
    1 F& D6 k! t7 ?" L( _3 J1 E" J4 @/ T( k+ G- D% r+ L
    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。
    * i7 d! W$ y) {2 e2 X; |" |' @) j/ U- F" _. p/ j! I

    8 e, K% w* o9 C, B) I% ]; J+ T# K

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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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