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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 , r7 |4 q% P" j, }% U& M5 e

. L. v. M6 U  z% R1 o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。1 u$ W2 v  D! \% e& w

4 U0 Y7 }5 O0 T8 v' B2 G6 @- 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。; X* b7 l9 ]" o0 f

, w. h! P$ }" h: _7 s下面发一组照片对比一下：
" r- R  d8 u6 k* M, e9 M! v+ _( O" W" U" W3 s# q9 B
1、        低速航行- P0 ~2 p2 L, ]5 `* ~. @) G

' D# N% s+ {- N
2 k/ h$ F* {& S9 ^' yBATON ROUGE号
% Q& q2 ]4 A9 {( l3 z; y% A4 [0 p) z$ Z7 E% ]' b7 g0 J

: j8 @2 O" ?4 t* P. j! s* T( X6 qV-2级
" B; B! \4 m, i3 E( |
+ y7 P+ Y' r# B5 W5 l- }+ G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。
8 o+ D9 X- l, o5 u5 v
3 r: d; l; Y* U2 n9 F! `) l下图为苏联V-2级核潜艇。& A0 d8 n; R6 G) g) k
4 E8 h) O, T% q  b1 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。7 ^7 Y+ U2 Y7 _& o
- r2 q: [8 W- m' M3 ~
' @/ x4 l+ e4 L- u* G  i
2、        中速航行0 j3 T6 T% u, F' F7 \

6 \+ ]& z+ \$ H) ?7 `! q- Q$ t% L" |, j
弗吉尼亚级
$ W+ Q' d# K3 P* ^) d+ k. g; s( n" U- w' L* R

% m7 g+ t  H8 E! m. AV-3级; @* H" Y! L( a9 z% W
- O+ U9 p+ }* u( c0 P3 p
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
( o' c/ _+ j- ]$ ]# Q0 @" p: Z: K6 x+ G
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。" O0 F0 M  \5 X
! k9 p* B! _+ y# X
' @9 a( m) a) N4 h5 p5 s8 T, `. `
3、高速航行
$ M0 p$ }, a7 c- [/ R3 ?+ E: H2 R; C

$ J' y: F/ a  l- L, M高速航行的美国洛杉矶级% W5 @0 J' i0 [8 y1 J

' Y- f1 s0 a4 S/ O
1 t5 }) p2 l+ p  {8 _, _- I. iP级. X. A  m* ]/ a, K( v* K
* i# W% k+ J; B6 |2 }. n

; V7 ]  ^3 c4 j) ZC-1级1 K9 v% T: J% K5 x4 c+ E

0 E, t/ i; I2 ?( v; {6 z: a3 L9 U" F5 ]9 r
V-1级
' u6 f8 H* m; z: }$ o5 P/ m3 f$ `* `
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。9 x" r$ ?  d9 Z2 p
. d) d5 \" Q/ \6 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。1 }) F# N( v! O% x

6 ?: [# X' P( F) m1 W! H4
9 H1 z" A1 z' z! F6 g: B* y6 p0 X) g4 V( F3 `! F
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。# r7 Y# \% y% Q; U# c
# D* H3 r9 B; j- j( B8 Z( Y6 r7 G
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。  p1 j: }! X, M( M6 v7 e% [. t- ?8 F
4 m8 d% I$ w/ f! O% f$ {
* I6 n7 C9 k2 ?. V" B. F

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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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大地窝铺 + 2 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
    14 小时前

    • 签到天数: 2661 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。
    % [5 l$ x  b" }4 o8 |+ G1 S' e0 o! J! I
    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
    % W/ E5 Y, a5 Z+ v+ [! g0 ?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 ...
    ' `1 B1 ?. b8 ^& ~% 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，艇型基本就是个圆管子了。% G, v  L( A1 X' S0 a! A

    4 h$ N, `0 i: z7 y  q) y
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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 $ t0 @- u8 k) t! P" H' L6 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 ...

    ( k' O2 [, W' u/ T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
    7 c' _+ z, j3 k- @. ~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 ...

    5 q9 T3 B* r' _5 n$ T4 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
    8 h5 f0 X8 P  u8 h2 N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 i2 c$ o: ]* k3 }, t3 O; p" B
    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 o3 Q0 ~2 o) x7 K. U7 |* G) b) Z2 V+ U) a8 ^
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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 % a( p" E# ]6 ~( c' j6 n
    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 ...

    * g9 J2 V; o" V% y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
    + f; Z! H9 Y8 c) c" F
    7 U) _+ w9 M0 C% ]发几张线图比较一下/ H7 y) U  i& l3 f
    4 Q2 w% {3 }1 l( _. E3 C
    " r% p8 \1 a# d  \+ ^1 `
    洛杉矶级
    . F6 H- M) b' ~/ `; I- S1 Q, m0 R9 Z, V& \3 i
    * V2 }( ?: J8 t# X1 K$ L
    弗吉尼亚级( j+ U! |' u, e3 ~& _( H
    * ^% N( V+ G* A# G5 C( n  k: D5 ]- M
    $ U( L7 F* ~8 t. d' N" q
    阿库拉级
      G; L( i! j9 M/ e/ t3 s4 D* c' ]& a- U: |/ T* V

    2 Y. ?! W. Z; j! G1 W阿尔法级
    : r7 J/ c4 E! H
    ' S- _4 f- X7 b1 H7 ]" W# v0 w4 g. E# m& r+ H9 A
    # t0 x0 T& a  v) V. b6 M
    亚森级- c- x7 S/ U/ t! a, J5 y
    % h" h7 \6 h; [8 d' j7 A/ \

    ' l/ U& w! p( p+ 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 f9 K  L; H, S) m

    / h( U, b0 U+ ~5 g( ]; w个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。( L8 b- q$ w2 R

    2 n1 A' t$ Z. _" `! e( u* H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。. D4 v6 W, \5 J1 E

    / `0 m# o( y- y1 `( j
    / Y! ^- @9 w' \: {: U; Y* n% ~# W) R- C$ E* K4 ?
    4 k* |# n/ I& f" `* S# 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
    3 i/ Y3 d: x0 l% L8 o发几张线图比较一下
    . t2 Z/ @) i5 W1 p- ?& V& W
    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 4 n5 r" G) L  |8 R+ J
    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？

    ' T/ |- |3 ]$ R, P6 c% N5 {! Y8 }/ k! o) t) T7 b. \
    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。' U5 W8 ^1 m9 R0 i. \
    * a* |1 F2 s% t* }) o2 M9 N; |
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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。
    + i* c! R9 j0 V& j4 E1 U/ B$ ]+ Q% k! M7 |+ f) O9 Q
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。) D; h7 v! i6 w" p

    0 A" G' F! [$ W3 r! g2 @- H以上请指正。% Y! K. }+ U/ m5 [. j. a8 m

    * ?" ]7 ?3 s& J+ G& b
    , G+ W. F% J$ _) z1 D% {# J
    5 q2 s. u2 J$ ]* M
    2 d' w  F; G' \: Y) U7 q% T( x7 h, D# w3 {* I" w5 A
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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
    ; D1 k0 V$ M/ F& C; p" F
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ! h9 r' n8 g8 i3 H7 g
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。/ k3 B4 M( Y1 \7 w
    8 U: y) [/ Y& ]5 g! J- n1 G1 d
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    * y7 [9 c/ o( q$ b0 @
    ; |3 c8 O$ m. o' C1 d$ [. m! w“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。
    % X/ w) ], U1 m7 ?- q* W7 ^
    4 G& u" }# ]  G8 S- r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 q4 e& y3 g6 q( U& x
    ! l' r0 s, ?  B' k8 z( {4 Z/ Q* l

    9 |& O; L3 o, ]- e3 g! X# u7 \+ ]% m3 M( ~' b4 L

    * s  j0 B' g( A: p0 P0 s% S( w: F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。
      e) H5 g! X! t% Y8 \+ x
    5 M0 u( P. p, r, F) M) Q- P7 q* m3 m# f8 A4 J
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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 ) T2 V3 y, H. L# T
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 # o. h' D- G: \. C) B/ \
    “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。
    3 j2 A1 M" ~4 n) I4 C4 k9 g- P5 s' W3 J2 h* J
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    2 D0 J3 v, j1 [" \. a4 e- N$ [& g% a- X1 a4 ?5 O/ A5 I* ]
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。$ x9 p6 K) ^( O0 D+ Q# e& ~
    . A" q% P8 }8 P# H* E* g; }2 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。1 X8 y' `, Q# K! ?8 |" w+ `* @. W$ |
    ( h- q( j4 ^. [) s6 |
    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。
    5 h2 c$ |- [1 D, A/ w" C3 W7 r1 M: n$ |# O: `3 Y
    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？
    + z& F, q4 |! q4 V# F/ S- \# m- j6 [+ h1 ?  [7 G* `7 M

    0 S6 S( F" M' N* z* K- g8 o9 j6 e( h$ \
    3 g7 {8 Z' M; K& H/ A( }
    : m/ _3 z2 G1 U0 \% y3 |2 K. ^# J
    $ ^5 ~6 A# e" W2 O
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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？
    7 p4 L" I5 T! o) g, \+ H
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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 0 K. l% M& q+ n
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    2 L$ o6 d% a! W* k8 @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？+ k  f, O2 v4 S# G6 x' U6 N
    ...
    / e4 ^4 J# E9 h
    / F, c; \) a& o7 Z% @3 I1 @
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。  b+ S5 y* P7 H
    & |3 h+ T  l, E& r3 J
    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。
    6 I! t4 }4 D9 n* D( g) o3 c: v/ ?! I* f) I, ?# I9 I  B2 w
    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。7 E2 N% p' d" A
    6 H7 g$ z1 H/ N  e5 {
    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# G( w$ H' \6 g
    5 J7 Z2 [) _! o" S& C; s! h. ?( ^
    8 T. A9 \9 |' ]# W& n, I
    , z8 _. Z- o1 u7 L: h3 [! y

    0 h* t! W6 e; z: j/ a
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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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