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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 ' D- n. a. |- f( g' H+ |
: ], F; }: r- ~& [
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。
$ C! v) x, M' b( _% b. Z* J
" z6 e3 ~; F$ u3 G1 s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。
/ h" Z# O' \* z- Y; H
9 j3 Y" S  r9 V# d下面发一组照片对比一下：
4 N# C* T: ]0 b  W" W8 ^. ?( f8 z$ W! ], |% `9 q: R+ ]$ T! n. [
1、        低速航行' f# h% u* k( s2 G* g& }) U
. Y) P3 [6 K$ ?/ I0 ]. T6 l1 ~

5 P/ }/ S, [; P) Y! }5 wBATON ROUGE号
5 x! v+ u, r1 ?0 ]) o) A
2 c8 E5 }/ s0 D$ I& f8 i2 l/ y+ ]1 U: Q% l+ E
V-2级
. `& o6 t% V. l  K' ]
9 D% K) C+ j( s, f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。& @  @& a8 z) W4 z9 _

$ i! \- J" u/ \7 ^0 m8 l4 ^1 S  M, p下图为苏联V-2级核潜艇。9 c+ L/ U/ ^/ K8 w% Y

4 G8 y0 U) T8 g+ S3 w! R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。
. L5 |/ q" u" ?8 z- R& ^  g4 U" k3 W
0 T% q8 A" _- [# _
2、        中速航行; o( {" Y( l2 S. Q

  X$ y" h( ~- m. k+ b. f3 \
+ l5 o7 H' C  R% @" @( n+ R弗吉尼亚级* K* `% D( J5 N5 s/ w

6 v: w3 A( q7 c4 q
' M( c; I2 l: _$ JV-3级: }! F- q8 x" I0 D- m. o
+ U- Z/ o* I' q% t- M
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
7 O# Y, k; t+ A- d' u( \4 j" u
9 |. p* `0 K; F6 u# R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 s! O: _1 h" r' C) \) |; \1 i

$ C& [1 |+ c, v* o+ L  I* D, h
% N2 w) o: Z% Q( r; Y2 ?7 l4 L3、高速航行7 n2 L# G2 Y& F& m  ]

" e& I0 D/ P0 d! R9 `* n5 _7 b. H  F4 L" x* J. ~2 n3 V, }
高速航行的美国洛杉矶级
- b& V7 b8 ?, ]3 |5 y1 ^2 L( v! O6 D. j, @% x, |. V/ t" K: I$ A
% u. E5 V3 c0 h* B$ J
P级& d* U; u. F6 D  x7 b* Z. F# G7 ]( D
  n! h2 X- F/ h# z

1 Y  L# o& s: r$ dC-1级- G6 m* K( p" z5 w4 r
, V" s1 R* t! v% z4 q
* _, p: L0 j* K3 O" e8 |3 |
V-1级
& ~9 M7 }( K! }) H# z
! M* z, Z: T% n/ 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。
' W3 F8 m$ m8 ]: Y4 c# e. {4 s4 Z, f" ]
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。6 ^  A8 g) ^: u! y! ]. d, U6 x# g

+ t% ]" [$ Q. b; W  }! i8 \48 j. e, i4 m6 Y; Y+ a
$ o, }: G7 J0 y- H5 {
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。
, q3 x; c' J2 x0 \0 V2 `5 O, E2 g% }3 B% x2 o( |/ 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。- I" T. O- L" `2 b
5 B% A) O  z/ k; v$ _6 v

. r  r2 ~4 @. x& _  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
MacArthur + 6 + 2 谢谢！有你，爱坛更精彩
燕庐敕 + 4
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
    12 小时前

    • 签到天数: 2753 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。& ^+ x9 [* L0 [8 g5 _

    / j+ h( D/ d: M4 e6 x' \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 * o& r. C1 t5 h6 ?
    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 g* u* ?8 `0 [: O$ T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。
    3 r3 v6 _7 r' Q2 ^6 E- Q+ A% Z* \( L2 Q5 I$ z# _! a' z& }; N4 l
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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
    % l6 j0 Z! ]$ w1 m, V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 ...

    1 m# d  Z( b9 @5 s# a0 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 $ I$ `. f9 @! S, L0 p" R  g& }* |
    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 ...
    + x0 l# X& M6 _. ^: x1 j
    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 * t& x/ o, `" ~1 z6 j9 _
    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 ...

      e0 L' B; F4 Q: s7 O- m$ i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。/ S2 a  v  a- [) _

    . j! f. E4 z: |' h* y( a
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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
    $ B- O4 A9 L* X+ O! {9 @  a& W- |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 f3 e6 A2 O, f; E
    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 3 B0 b% s* ~- Z6 L/ Z- |
    ( L4 ?, a0 d  `% ^# F( M
    发几张线图比较一下
    9 j8 N2 c9 q: Y3 ?
    ) Y6 b1 s7 S: T- C! w2 P2 d, P$ S1 s( Q
    洛杉矶级5 s4 m: d! D, W7 `4 N

    0 E5 `5 C5 @: j; \. L5 h. o5 {! a6 y  D  I# O7 F
    弗吉尼亚级
    ; H- z9 v/ F, ^# [: y' g
    6 L4 z/ P1 Y$ M& d! ]) N
    " f2 L( `2 E; ?2 p. a/ m阿库拉级# ]1 K' p2 C) _3 O( c
    7 Q8 W. H# ^, y, U
    , e1 X# N* r. a$ Z8 R# P; F# X4 S
    阿尔法级
    " `) I$ R0 R! Q# g; e6 v# X# w$ p# r- X( b3 K

    . U$ Z% n  c2 K$ b0 N& m! G; x7 F* \6 p& Y* {6 s) z
    亚森级2 J/ v9 h! e# x/ O
    $ N: E. ~$ k8 `/ m( S: d" q) B
    : N  c$ a5 _7 o, `1 @1 f$ O4 ]
    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' `% m; T1 A$ P% @7 u6 l9 E
    + k1 X. Z" T' d, f  g个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。# s$ q! N1 j% u4 u. l
    , x# c0 H. z! 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。2 \5 v2 A. K0 Y3 P, u' o3 S3 g$ M& z
    8 p0 ?$ u; e' Q4 q; x4 n/ h" Q% D! Z
    1 M. ~+ P0 |  g" ^/ F4 l

    / B: [7 n1 `* M3 V6 q! L5 @
    9 M2 P! [2 B8 c" Z4 ~% a9 z
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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
    7 c, W) t5 A4 X5 U发几张线图比较一下
    + L. `  \# I4 j
    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
    0 X# x4 v( {/ ?* u$ {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？
    1 L: U$ d- d2 `* l) M$ @
    & @8 D( r! M: l; e8 `% ]
    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。
    3 w% Z  X' G! R  l
    ' V4 N: i' [& l1 R: z
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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。
    . T& F" w# B# l  u: i4 ^8 U
    ; v; C' U$ B# n! 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。% l0 e; ~7 x$ x: q0 h
    4 K' L  @( [  k' I% C. H
    以上请指正。3 V8 H; n# z( N/ h& E$ [4 l
    , w5 H8 K$ q5 N, E* z' O6 q1 {

    4 v! [6 d. T9 @6 v/ t, L# A5 Q! G/ ~, H# a9 H6 u7 l

    2 l/ M# ?/ w7 ?( L" Y* @  l
    0 Y2 m6 R; c5 B5 E& E/ }+ n3 U
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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 % }6 f) k' K3 l  n2 {' R% f* J7 h; t% a
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 9 j' `' R  D% i2 l. B$ Q
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。) {4 d+ t! K% x5 L2 Y3 i+ h' q! }% r' d9 N

    1 A0 s0 W4 @( v1 ?2 Q5 v( |5 L/ c苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    9 X( \" r& |9 K9 D
    . }) L' a, {. w6 j9 T6 I+ 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。
    3 V, G/ h, N  G+ Q# y: V
    % b3 ^) X3 F; \/ P& @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。
    % P% Y$ A" P: C# X; A0 b% V% Z: J' J2 t

    9 P& f* v: @0 K: u# O
    ; O0 i3 Y; M8 M
    - H, e9 I* H. 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。
    6 y6 B0 }8 J' j/ d; q5 i0 B, Q7 z1 Q3 H/ K% M2 n

    3 K& W1 h" n: U2 e; f# S! m
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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 7 c/ R9 q* s2 t7 l1 J' \
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ) Q0 ~* W3 q6 |  l; b9 P
    “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 G) ?* }; t, g$ h$ l' l- F! C
    $ {, z# w. J" ?  X
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    - r% [+ }) F8 K, R  R5 ]/ E) v. u8 X9 n0 ^* {
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    % q, H* W" e& |: H% h0 T
    ! t4 ?  Z# b% r& p) j  Q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。( }: f  P% a' z! z
    : C$ k8 i- L- o$ y5 P
    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 Q: U! {0 D! H
    7 v* v1 w% H4 {( d( n  |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 k+ }4 h1 K% R; ^; N6 h1 {( P; ^
    ( Z; n" Y+ d8 p  c; v
    , A  D6 W2 L% X/ k5 _
    * K; B7 o4 |& s7 w8 P2 y5 I0 z' w7 h1 E7 g% c9 L8 r. J3 z

    ) _; N. ]5 q7 [: k! i2 N/ I. W6 n
    3 v' H) f( C% t) H) N- ~9 I: e
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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？2 F# K- A4 |4 `) [  p# l8 t, A
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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 ! l3 x) o3 f* ?5 A# p" V: D
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ; z- H8 X% _% L% t8 R0 S$ D1 R: e7 A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？
    ; X! u' J  v$ @0 B ...
    ! ~, H3 m5 c* H5 `2 y" C

    / O  m, [7 X' L0 f% z) O不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    7 x" M: Y2 Y6 _: F& j' _
    7 N' o: H$ P3 t, D- A, O: C9 z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 U$ l  r9 `2 c; y7 s- q6 S6 e0 M7 S$ b% G% _2 _) v* m+ u
    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。
    " C4 h, G' w, z0 B9 ?& [; \$ s( i" z0 d* _" P
    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。
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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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