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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
2 i1 x# C" h# w; G% T# l! P1 D' u6 x" I! I" l6 v
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 Y0 s6 }+ g! {+ l

' ^7 i( V7 v9 o! y1 q! _0 l. A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。
5 y% c+ q" |' v
/ Z2 y0 V: Z3 r4 C& a+ W3 y2 H下面发一组照片对比一下：& w# S6 F! W9 }% ^' I1 L
. z4 \' P" ~1 w0 q9 i; r. g( K
1、        低速航行) {6 n# G5 R! m% z- \' [

8 {$ G( Y. X; L. |, R* V9 g0 k/ }; ^" Z  R# B0 N$ \2 n
BATON ROUGE号7 S, R9 O/ R8 r0 K
0 ~8 K! d4 M8 D2 ?1 j! _
2 O# J/ i) _: A# R0 q% r0 l9 L
V-2级
  n0 G' x  v. M, b: z
% P# B, x7 w6 W# p6 _& r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。
0 {  m. A1 T2 ?( Z( G  u/ Z) e+ A8 Q2 D% F( b. q/ S( X9 K" p- w$ K
下图为苏联V-2级核潜艇。0 }$ ~7 T) D' B+ y; w& G) M; m
7 q0 [: o* y! ]$ U4 J
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 K. i1 M( z0 E- z6 W" i
5 p4 a. i& L& s8 x$ s* ]; R

! v; \. |9 D! H7 Z! _7 U. E! B2、        中速航行  m0 Y% c# v+ l$ f% _4 T5 g1 ~+ E
- y6 U- g! I3 K, j2 D& H2 `0 w5 E

; n0 z* m' j( U弗吉尼亚级& F3 M5 b# v2 E& q6 m9 U! M+ w6 O) Z& }

' f% y$ {* Q$ K3 C" k0 O
0 @/ ^: B! p0 d  AV-3级! ^& y: G; ?7 M4 R% I
; [4 z/ E( O7 T' `: G0 T2 s
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。/ y  \( B0 b! a' `, t

- Z; Q* q: [& C; @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。
2 B. f$ |' g: Y/ `
4 x2 y1 \0 e& J4 u+ U$ C; X$ B' Q' `5 V( s6 S6 D
3、高速航行
$ i  e3 z( @  Q# k! _' v4 q3 n0 r+ a) J( Z9 B2 C

8 [6 B" L- m& |9 l) x( y高速航行的美国洛杉矶级# w& W+ ]8 T; z7 [
0 y( R' c! w: R% F3 f  t
2 ~) S2 j% y; ]: p; p$ G4 {
P级
, E' q, T+ j6 H7 f% c- e" ^- t! ^) N4 u
7 S1 Q# _& z" i0 J0 s' {0 d
C-1级7 N; |4 C8 t- o
# j" A7 g" I. n) e5 t% D5 L2 D
# o% X% g0 E: e1 L
V-1级  N% ^2 |. W( O

9 I; L; P+ w- t$ U: v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。( @2 f8 [$ p, {- ^4 B

( f" N8 i$ V# P, i' H. S6 l1 z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。3 J1 H: _. A% M
: I8 o! t9 e7 M& S0 ^! t& S$ f
4( d4 J& u9 e" {  \/ f* O2 j
; Z$ K5 N* {+ l: ^2 o1 s
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。
) S2 ^" S" u3 d& [( c5 @; B1 M0 P' F, O  M4 q* L
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。. f6 B- Q& q1 D- V
8 K; u% r; P1 d
5 p" _3 y1 g& o2 g8 d

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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 09:35

    • 签到天数: 2762 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 u" r) j5 o' Z% _

    1 R$ m& Z6 C3 B2 O6 N7 H0 B4 r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
    2 m0 h* b8 Z+ j2 H7 M9 E. V* J8 q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 ...

    " H) b6 a: \. k9 @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。( B  q0 z, M! ~; r( J1 [6 i

    ; W9 C0 H; |" S7 v! U
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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 ; j; P8 G- f$ F+ 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 ...
    ) p/ r$ M3 C2 V3 s5 h9 }
    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
    " C! D; U( s& j% B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 ...

    & K- F7 M: \2 g7 ~7 A6 C- ]+ K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
    : _2 S- z  m9 N4 D0 `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 ...

    0 A5 [: l9 s; v" S8 c* }( f; C7 \5 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。. z/ i* m# S# B7 [6 i3 I# A# W
    % S* r( t2 O# {9 ?: j9 f& x, n
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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
    2 j% G% h7 I* ]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 ...
    ; P. Y* d+ J3 m: \8 w) q6 i
    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
    8 m6 O! j' N* E& \4 p$ _/ P' @" u* L$ k8 P  D& N+ q
    发几张线图比较一下' z2 L' J" g" k  q7 ^/ T  p0 J
    * @+ r# ^& o4 i+ W+ U9 Z$ ]1 L

    . x* \) Y1 k4 H& q5 E洛杉矶级
    & @2 J8 e' V- V9 {1 O5 \
    * o: j5 f- {+ w  b# g* k
    3 ?1 S+ N. `* V4 a% M$ v弗吉尼亚级. o4 t0 x! _4 f, T) m5 j, l
    4 U* h5 c$ b) K( a1 O

    & t" ]7 x; }2 y: i! K7 Y) q阿库拉级
    ; I3 d& y4 p- @8 g4 D* m# J. Z: p& ?& T
    4 O$ ^+ l: k/ ]! Q7 D7 G( k# ~+ {9 F
    阿尔法级2 q* N' ?; H$ D' x$ v. A2 y0 d

    , {& @6 D0 e3 W3 Z/ R4 K1 S7 w# M# P0 R/ Z% N6 w
    # ]( W3 ^3 Y0 x, I! z
    亚森级" X  t/ \- C3 m: T' O' x- ^

    ; R7 V+ v' c" h3 R1 \  p  m$ z
      [0 b; [4 f4 l3 I7 T# `' ^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。
    9 ~, D1 d( i" w, B; y3 `+ T8 N/ B5 L+ e$ X* V
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    ) u) S1 e# R- O& H- K$ M3 @" ?4 t0 F! W5 p; b$ e; E+ p
    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。$ W" _3 v' ]5 e. ^5 e* R
    5 r) T4 M% g0 |5 V: X& J
      L+ U. G& o. m9 ^- D3 z

    7 Q! W: C% u$ @# R* |; c
    / S$ w0 x5 t* D6 ^" z  p
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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 - u4 }5 G, Z, R. f  ]
    发几张线图比较一下
    - N7 B' v; r. y
    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
    : o- @3 R9 d7 W% v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？

    ; m5 Q, v/ h4 j& F- J5 ^, M9 L& u- {& V- F( e* b0 n
    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。; Q, h3 ~( L6 B+ I0 D0 @8 N
    : Z; H; T, M0 _* ]! m( a7 M6 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。
    ' Q* J8 X  J$ }6 s7 i" z8 j7 @8 {$ e" o0 |
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。  ]5 o( z5 J8 n6 z% y& h
    ) P& ]$ r: S5 ~- `5 x$ x4 f
    以上请指正。: F/ _& c* j, _% W( x3 K7 o
    & M" L$ B. N4 c% i: s5 O, v

    % J' b# H! H' q( A5 Y4 [5 k
    ! R- W/ w4 v: S' r/ s- m2 G& X8 t
    & ^& o# c( h; `2 B9 G
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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 . O: E5 \' w$ k6 z7 o3 |
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    : m* F* d3 n3 p" h. \1 F" 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。
    $ }* d, _  J% Z6 i" P( c7 r! g, g
    2 P; W, `' i+ B5 h9 O苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    / X: m$ g" I' [# w8 A! J, y

    5 Y: x+ k# n, a$ B1 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。
    : H8 x) q3 K6 H
    ) W! v) v1 z, q$ N) y8 t1 L) G  y4 ~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。
    ) L& y1 G: W1 {" y1 i) X4 \8 O: {" a9 w
    8 V; ]# F+ d: |7 i1 o  u/ W2 o; e/ i
    4 G' c/ v) O) i1 L$ ~

    6 K1 y* H# |- I$ V3 W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 `. T( G7 v$ N3 Y) x# j* e( b
    - {4 {" V- N$ ?! K/ f% I& O
    / s% u5 M8 E2 g3 B& ^3 ~5 N0 z* c
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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 + j0 `% v* T( k7 V' n5 ^5 ~9 l
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 , A% t2 w! @% 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。3 D$ S! K9 m  M: S9 Q, U/ k

    + r) z, F: w: q% W% B6 }" M: Y+ V双壳体对艇型有修正调整 ...
    8 C) ^- \! k6 Y. X3 V6 ^& _
    ! |) M  K" f. H+ `3 w1 F0 U
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。0 L7 m( ]7 e( U* e1 t7 I3 }

    7 ~' u. |/ p9 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。; B: I$ }: {4 }9 Y1 K  E) {: O  X
    ( f# @  M2 W. B2 H7 o% R9 m
    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。% \) D( E6 c! W* Y
    5 j4 |$ [9 f% L/ U, _  A" D7 b
    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？+ _9 g' ^6 l- D8 V- z" l% K. q

    & b, f, C) z( X7 O& t. L$ a
    " n  q& Y' q# d  T' [' r' m5 d8 p& a# ~" O

    . E5 r# ]. K1 ^* R# X5 q$ E
    ( l' B* Z5 e5 D8 j0 X, ~2 `" o8 b$ I. {' s
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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？
    $ ?* J5 L5 K$ i  D# V# G, M
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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 % k1 q' g* x- l- \' r
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ( u+ [7 l* ]$ o# b- q( C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？# l5 D) L) G- e* @9 I
    ...

    + j4 s5 X/ B4 i0 Y' S  I. F6 s# \, d  ]' P5 C- M
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。% K' {" @' f7 {5 I' t
    ; x! T  C$ D8 V, ~1 }# m8 V. 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。# @4 r0 T, O* N3 p, m  w

    6 j' q- s& S, F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。+ i' j1 s- L% a: T
    " v2 N$ G5 A! H- C2 v9 o7 ^
    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。  @( O+ g) B( b2 |. [* B
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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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