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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 ) X+ z6 V; }' l# W4 L2 q
+ b: j# F* K2 A0 b
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。
  K2 p0 D4 a% ]4 X) {0 i8 c/ Z8 k( G- K1 E8 H" }
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 B4 L3 _$ U1 f+ r
! H/ K8 u. X) [7 K
下面发一组照片对比一下：
6 ~8 Y- C5 j" ^* H' O
; P- U2 O: j; L( g& g  k1、        低速航行
. v" n7 O* G# C6 u
/ P; E* F  c! v0 u  R; [# ?1 N1 f6 R: M
BATON ROUGE号
8 Q3 f$ L0 G# G; a- _# C+ t3 d
' d. r! [: {7 m0 b' l
V-2级
, f. r$ K* N  l$ |  g) r$ \2 D
7 ]3 B  q- O: ^$ g  y" A8 Y4 U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。2 b* b, c5 e+ x& D: `

3 u5 N5 b% f7 `. r& y. ~  g下图为苏联V-2级核潜艇。, Y! h9 {6 R! J6 c8 S
6 a7 n: v5 G' b& A) L. x8 j. f4 Q
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 _9 t! P9 M9 @- e1 S

  }) S4 o4 S& T1 n9 x: ?/ J6 T& e; [; d3 A
2、        中速航行
! p% Q( l: N# S4 }8 t+ v
+ @* \2 L+ S4 c9 X1 f2 b1 l, e! y1 ^) R* B! {8 A. {
弗吉尼亚级
: W$ y, R/ f- f8 E
+ ^# n* ]/ z6 P2 d- U: Y. ^9 m& u9 K. _  `
V-3级
) U2 x& K( U) J( u/ o. }
7 ]# {* {; a, e上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
8 {, {1 v! h! R( K3 V  f) M% w4 W0 V( G6 `
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。
7 x) T! E8 Q; [# m
( y* v! ^1 n$ g7 ?3 f- n$ d, d! Y, ~# e" y
3、高速航行% B. Z3 y# r: n. u

7 W, x  @  K; m. ]/ A! p
2 A. F8 e$ v5 N# w' }! A: J- E" _/ ?0 M高速航行的美国洛杉矶级9 p- h) l, o' }! s6 H6 I( V+ p) S
+ X& B5 e6 r  T' k

' J& B" e. S2 b8 I/ LP级
2 R8 T6 Y: ]) j. q0 C
$ r* F, |" A7 i: A% L' P0 m2 I5 Y. _) N; [
C-1级
5 ]. `- U' w$ A# z( Q' g- d0 G' j+ G6 n$ E! r

# f! N; V" |( v0 |3 qV-1级
8 O  A1 K( C- G0 w) h' M4 v% q- l# i1 N( {
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。
6 N  V2 P* i2 |( k& A1 o& H. s# J6 r
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。
. A+ l6 b3 t" {3 z; \: ~8 B& c0 |  u# e! ?; U
4
* f! J- \6 d  O, }" y" U$ O, C( i* F4 A) `9 }/ E0 p$ n
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。* d" A$ j  A' O7 t/ a

. J, h/ d" r( q0 s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。
9 M* q' l+ `; f8 O# P3 Q* ?' ^# V) X& Z& @6 E" X2 A( S9 Z

/ ?! S& P! d+ ^' D+ X

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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
    开心
    昨天 09:03

    • 签到天数: 2489 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。9 W( ^  x. L5 K
    ' w" ?+ X9 C' P1 L' J, ]
    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
    1 ?  |5 ~8 ^2 C# n4 @1 n. k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 ...
    * x* z8 X$ B: ^( 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，艇型基本就是个圆管子了。  Y/ m. ^4 z4 `+ O1 d" o+ J( }

    3 T5 N* v$ k% u, q
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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 5 o/ [+ `  N  w: 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 ...

    , o( s6 w: f/ n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
    & Z7 ]9 o* F: w7 B+ 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 ...
    0 p- u* R9 k# W2 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 + g  B/ v/ b  d- E3 I+ Z
    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 ...
    ' L& C. J" K7 p  ]7 p# b" q
    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。
    * x4 v3 P. G, O1 S) n/ F& P. L6 g- K& ^7 E' c
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

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    [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
    2 D! R4 e4 H& Q: W) z. W5 Y0 E" Y8 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 ...
    ; B' d2 u* ^' n# D
    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 T6 a3 W1 c0 M/ s
    # s" W! h+ P) o6 X. i! I+ h发几张线图比较一下' t& z! U1 d0 h2 i! k
    2 }# \/ e4 p- f3 ^

    : D& e5 o0 ~$ y+ p( e! s+ u洛杉矶级' w- s" K9 F: G: U# p7 Y0 {
    ! Q: C" X" ^; D8 G

    . C) X- M7 [9 G- j! a: Y, R弗吉尼亚级) F7 r+ b) Z$ `+ m" M+ \9 U' p( Z5 D  X

    ' k* _; K1 A; \% ~5 P  q
    1 ]! J, `9 C+ V6 U8 k8 f# u1 I) U阿库拉级+ c3 r  s$ K/ J2 w% i/ ?
    3 K1 [2 W) i5 Q9 g6 ^% x' S
    / L+ V4 w5 N+ [
    阿尔法级+ x+ W$ x$ r' X0 A9 c

    ) Z5 Z" t/ ]% v. u9 \
    & N: H1 i" [3 K* ?) j6 a5 c) l* J* k& }
    亚森级
    , e% W6 w- h: K6 m( [- s; T9 E' i8 I8 M9 b5 Z. t
    + T% |' C' {$ p
    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。
    : m/ ]. u2 T7 L  b# s" l' T/ `, y7 c8 Y' V/ b
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    # J: f: {3 {4 y7 l0 y5 T& C5 z" G& M0 ?3 t" I1 L7 \! Z
    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。6 Z( J( b. w0 B) |
    5 O8 b  t$ A/ c# x  I( b& f- i: d
    0 \/ @7 s% ]6 A1 F

    * r; z: v" ~1 o  r3 E5 M( w3 H  w1 X4 f2 a$ i& Z  r' S2 m9 j$ r
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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 , I4 i1 m/ Z! K# F# P
    发几张线图比较一下
    % V4 g. g# r1 I/ ]1 X3 }, c
    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
    : p7 P6 C! q* w: v6 A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？

    ) ~) q1 N- k; L8 Q9 D2 y* K3 z3 T! T
    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。  h- Z$ ^0 G" R& i# L  k1 M- p

    ! @. a1 }: m. m* V) l
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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。; y* K) u% j; P3 f3 w

    3 v: L: j6 |- e苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    : K: A* a" _& ~- W; e4 a: d
    1 V" O2 \& z" P2 [: D0 p* X! `以上请指正。
    , L% k% n7 D3 f7 A; L: K8 p: C& \3 Q+ t- g+ t( c$ L
    : A8 O% X; P8 X% e* o

    7 {7 [/ j) o2 {7 g; p" R! C
    * f3 c; y& @! |. t/ l
    5 I* y7 m' y: x1 ^! m  }4 O
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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
    0 c+ W; x) a  _3 p$ d$ {0 u4 n6 s
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    - P: P/ S% p+ I) s0 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。
    1 p) ?& Z/ e9 a- A/ |+ y2 }  |, X. R+ r( ^9 E( S
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    , n$ |: [5 k7 I" e) W" D" l8 B( `9 x5 d$ y6 D% I
    “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 E  ^/ I' X: b( D4 t, A# n4 O
    ) V( t# t4 D/ k) A
    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 y9 I8 z6 M* J9 V* @. \! ?9 O! K; {# K4 g
    6 F  ^7 n7 K3 f) i8 f4 y
    ! h0 q; `( F6 S3 w$ B
    , f6 ^: ~. N4 E2 a, l
    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。# s7 J& [6 W+ l  V( v
    . X& G) b  L! W" q" |2 I3 Y) G
    , ~. x$ V% G% y8 G
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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 5 o- u% |1 Y" u& U* M  y$ F- B
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    8 p- r( @& e7 d& p" c4 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。
    % Y2 M$ c3 {& U, E1 e# g3 C+ A/ ^- i% `9 }& p$ M4 m
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    5 V7 n' c# `' w% e) W8 ?! c- v

    + N% l  W- Y, d$ g: x- E9 u美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    . r. u; Q, a+ R' l9 o. S. @# n! K/ U: S8 |; |* q! E1 [
    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。
    ) u/ E/ t! L- w1 C& C4 y
    " \2 N2 l8 y/ F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。1 F; r1 h& Y1 i. }$ w0 q
    % p8 U  b1 v  B! z5 P+ C% i
    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？1 M+ g! P7 `6 L" m7 K1 U- J
    2 p" r0 [# E- |* [

    , X5 A3 i& P# P, `/ i3 k/ Y* {. X
    . l2 z* }, m4 f' i0 X- u: Z% G5 ?: a: h- }

    5 k/ J1 a" k& p3 C- E9 `/ Z6 y* g. x7 i0 H7 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？$ _/ v! l8 ?0 p
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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 v4 {+ U, @/ g2 j9 P
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ! I- T8 ?9 v! t' y, V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？0 L1 Y0 s5 a; i& Q" @
    ...

    4 y7 L3 Q8 P: U, ~* K$ P" U0 i; D( e
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    8 v& G$ O( y! k" `8 a; O) U- g# R2 b' _2 F2 A5 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。  \& k! j. y$ k7 ]) d' @0 D8 R  b

    " `, [0 C* r3 C+ _. ^7 ~8 n; z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。
    9 R0 J( P' G0 f, B
    8 l0 ~. [8 Q' O8 x7 E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。; N) E8 s4 r3 k( C3 P* X

    6 I) K# a6 j0 }3 O& q
    + q+ }6 z0 t4 E$ W% M# g6 A  S
    . B7 A" N1 [0 ]0 ?3 Q
    , ^. f( Q# ^# N9 @9 [' }8 E0 C: E1 o. `2 L3 ~  Q7 _
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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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