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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
( ^, l8 d: W& S. T& y# U! y& I2 k6 [9 _. P) T8 e. n3 I& j+ ?; y
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。" u) Q4 E% p" Z/ w, U# I
( w- {1 l9 G9 c! E5 }$ f9 L
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 O: a) G# {! C( h4 V* Z4 o) X# L  B# k
下面发一组照片对比一下：' _9 q  h5 b. P# M, b( H) n

- E2 S, g8 L! H8 }1、        低速航行
# K  m. O2 \+ n; N( }, r' o/ x! }1 h
4 h. X7 [1 o! [/ j6 Q, K+ k
BATON ROUGE号
2 R- P4 S/ F& Q3 T
3 K! D) @- W7 F& u" m9 a# B
$ e  B  M/ J0 K* n* s6 @: IV-2级0 s" D6 g4 @) s: R* o, \
& v3 [: D# p. \" r" T) 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。
* p3 |3 H5 f& c8 F# U. M5 n% r
5 ?: c/ ?) i! ?+ F" M/ h" V% i: K下图为苏联V-2级核潜艇。
9 @5 C6 E% s( O2 }: r# [/ \3 v4 y  n! w5 o! ~0 w- e/ a$ W
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。
2 G+ J8 S' s  [3 u$ X- r: g3 R# v/ {# s/ ]! ^/ D+ m. l$ M* E
6 C- O) a8 j9 Y- j9 v) J
2、        中速航行
( M9 R) I9 u/ X8 O6 u' G7 b; ~
9 p2 `. \/ S4 L0 u/ }  t/ S
( u: |7 p% E" ^* M9 y' [弗吉尼亚级, }+ V* Q1 e# u4 R1 [
( z# S8 D  ]" ]/ ~$ V

2 B  E" b3 U+ c" BV-3级9 \$ k; N* D9 d/ |$ |% Z
4 W; u* B, G% N# |; Q( |( L
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
8 V% }+ @4 ^% }$ E
8 C1 f- I3 T8 u" L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/ \6 n+ j6 F
7 x5 v5 d5 b$ r& o6 d+ M* D# ?& \0 e3 g' s3 T" S' K: a" s4 K8 S3 ]
3、高速航行
& c% J% V% {4 j0 T" Z  _" @8 r) K7 B' I: n
3 i( f. {- c+ f/ X" ^4 q
高速航行的美国洛杉矶级0 e( U& Y& A* F' ]& e6 N1 M" F

( g# ~/ j$ L# @" s# o4 g) B
% E  [7 @5 N0 nP级! J$ I1 \9 @1 N- p5 h" q. p

# C! J4 |* P1 Q% {3 ^. i) G1 X2 S8 t- w% ?7 T$ p
C-1级9 y+ c( y) |' `# Y
" A3 e8 ]1 G9 A1 ^

2 o8 m, n: d( i/ R0 {0 jV-1级
: |" O% y4 f% o2 F% {% ~; i: ]8 N) r. |2 t; @5 Z/ g2 ?
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。
; ~$ m$ v% K2 W, M
4 z7 ]& L- R8 L  d5 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。
# o2 y$ \  e& s- n
, N, D4 H' `  e2 n4
; ^5 @5 K+ e, K5 t- {& S* S6 I% `7 q* a
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 I( c; U; r/ p0 i
& x7 T' R8 Z6 h* Y6 G+ K* [% q
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。
  P3 @9 {: V; D0 x1 n" R# u- y  _: g4 H7 ~& c/ P1 P) j+ e) P8 R% Q
, B6 U' R! V3 e2 u) g6 ]: ~

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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。
    + X1 Z" `7 B, y* Z) _( e8 V0 g- k: B+ ]. C, D' |
    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
    ) t  q4 G6 b1 @: A6 m! I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 ...
    8 q" q0 x, u# u4 D$ 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，艇型基本就是个圆管子了。* z( s, l$ v6 n( ]8 y, F+ g

    # |& Q: `+ K- e3 W9 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
    3 h9 H; P; L! }- U  U) 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 ...

    ; S: Q- r; x0 u$ ]7 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
    + T* u" B1 @* W& n$ f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 ...

    : [7 }9 d- L7 i; z2 a; A6 ~' v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
      D, n: _3 O( T' b8 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 ...

    4 N7 m0 W% i6 U/ l1 t! D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。
    4 I# j! _# s% ~5 h. c+ Y  t( f- J9 z& y/ G7 B3 S" M
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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
    % k; A# q# y: `, Y) N; 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 ...

    " {- c/ X; P2 Z4 j8 `' I4 N" U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
    ( {4 G$ b, [( ]9 j; h& L& s# F* q" n/ c7 _3 m  w5 m2 {
    发几张线图比较一下
    + v* B' z* }& h/ t9 _6 D, u+ |* z
    7 _7 y+ ~, N3 B9 {4 Y- ?8 ~( y/ V
    洛杉矶级/ p2 H, ]( }! {: q

    * ]% b; T! E6 G  J1 U8 T  U# e9 Y: ]+ M- }3 h! k
    弗吉尼亚级
    9 {4 K! b, b# L$ j7 T" k6 P, C, H9 I  M% ]6 h7 b. l
    : Z# g+ H) j6 p' n- Q
    阿库拉级
    . _9 w9 s( l' J$ u1 w' u
    5 j/ v# H) F. e  H7 Y% z1 W- x0 X( p/ o" T2 ^/ K" V
    阿尔法级: W! j2 O0 i1 J4 m9 k5 h; F# {
    6 b0 n% B# k; {

    * d, z8 @. m% A0 b. m" v% F
    5 ^! W9 @$ R# d7 i; q; N0 v亚森级5 G& Y7 K$ n. V

    + Y, g4 }3 A6 T7 t+ T3 Q$ m
    ( `5 N: t- J) b( f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。# g! Z& C) Y3 I" Q+ x  }5 z1 f7 N6 G) E

    . K' {* |6 A7 O0 i个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。8 G5 I  A& \/ |/ D4 a/ x6 B9 w% X. C

    ( c9 ?* d5 H( i1 M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。
    3 _7 S( I4 M+ p1 Z' E* ]+ a: {$ O) G6 _2 M2 @4 ^$ _4 v7 a! l" ?( {( t
    / J% Z6 I# a. B( X  W
    : K* e, V" O+ \) H* I

    6 k3 H  m6 p1 h2 E1 v' H8 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
    # |( k. V" V5 y: D3 H: k# x2 x发几张线图比较一下

      T( B7 M. C; s5 t; `$ C9 P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

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    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 * `. F( H- e/ O( I
    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？
    9 X3 B+ {5 A2 @1 k# q' {8 S
    ' A5 W% i5 \' @4 G& M
    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。
    1 H) B/ \0 n! [8 ]8 C% Q( n" \1 e! K2 j+ e8 r* I. \# d7 G1 e
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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。
    3 G& L: u- A3 K6 n4 y) O9 x7 F- l! u: B
    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 @- o; ^7 O& B$ e; g5 h; m7 ?+ N
    ! F8 f. {6 u2 L# E% |以上请指正。. l5 Z$ s$ {3 W" L4 o' m3 t* D! {
    : l4 L- I; L& J( D+ ~
    5 D  u$ L- {! w! L; W
    # D; V9 q9 v# E/ c; Z7 W% w

    - q! ]3 R7 W0 K: q8 P% i% K+ N, S- F1 b/ S: N6 @& S4 |
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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 5 d2 A% }! r+ x: Y
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    1 R: f9 v* A% y5 Y1 @美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。- n' h, |8 J  J5 M/ ?' z3 _  z' y" ^
    8 [' S$ N) ^2 G$ C
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    ' R' ]) M" d9 ?5 c
    9 F! V! s, @& e  {8 U' O' o- y
    “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。, p& D% v% E7 C- G$ i- _* O

    / a# D1 m/ O- K) X8 m% _) l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。
    7 F5 y- v, T( B0 J& c6 l  ], ~6 I; y* Z5 T

    0 {8 Q: t  [, @- h1 n; V' {5 G6 a' @7 B- I! z7 R. B2 n7 \

    ( s& {+ ~8 W& 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。
    9 ^7 n8 i, l9 _. A, o8 y( |$ ~4 W- K' U+ ^- U& R7 e$ }  T
    # a! A$ \/ q  A1 L8 n& E
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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
    * e: L1 s' b% z5 }/ Y
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ! a# O7 ]1 Z/ Y: V2 v2 Y) k
    “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。, q+ N$ T3 C' q; }( V/ r4 C9 K
    4 R2 Y) Q# I2 K0 o  w( j
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    . o, z& A( C0 t, \! Z) j
    1 A- L/ G4 s; U- ~
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    ; b7 ]8 x2 e4 Y
    0 Y& K% t" D* z9 h& j( \* k* Y7 U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。
    ( S9 M/ T# z$ S: L' i# |0 \9 q  R/ u( L+ H+ ~2 B! v' 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。$ U) {' X, F* H5 b( Z
    7 @0 l" g2 R4 Q* o2 k
    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？8 W1 t3 y6 Y3 N7 S" {. ^
    ) v) V0 s% w  Q" g+ A
    " Y# |; n2 ~0 b- e, n
    3 {# b8 \  I3 K- i, g8 R% k

    4 b/ T, s9 D9 ^8 i" w& `7 x" E3 k" b4 m$ P

      v" z: Z- e! \5 D5 d
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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？
    . t( J7 J1 e* w
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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
    7 t/ U( y0 v8 l8 Z( u  G' K  @* R- H
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 3 ?/ f) D2 {. \3 M
    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？
    ! P  O9 N8 o, C' p ...

      W  i* ^2 X# m9 j* g+ Y1 ~2 K! b  {$ C# 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。
    ' I& v  Y* A  d" M1 ^' k
    , p* ^/ R9 f9 c& B7 `4 _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。1 Q7 H: ?* Y% i& m4 a. D
    / r4 s( C7 g6 S+ Y! i% [% b
    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。. K: e/ v. P( B# [2 ?% M9 N. I
    % _4 z0 l8 C' r2 H. W! 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。1 }  x0 G! ]% s& S  ]

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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
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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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