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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
, j8 X3 \! `! A
" F8 l0 w: r" g7 |4 p  @) ~& 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。7 G: t1 v$ q2 K

- y5 s8 T  P9 m) 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。) t* Q/ U# {2 Q4 P$ N) r5 p- h

( f0 D0 h, P! `! h5 W  y' p0 ~下面发一组照片对比一下：
" W8 ?5 R1 o& O0 l  K) h$ w- y% |  \& g. K& {( y
1、        低速航行
, S% Y0 n- y; z& j; m5 i
5 V5 C4 d4 z+ |
# ^4 Y, \9 j6 G( U7 S' QBATON ROUGE号& Z6 d3 W1 _) A+ ]% X# }! H

7 [- P- q5 [6 `- Q6 u5 L
4 S& n) a" ^; a0 t' pV-2级
2 W- t8 R; x" w7 |' w; N# q& C, x) f4 D7 D$ W
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 e+ n( K+ e9 h4 z) M& a% f5 H( f: v! O9 j; {# i) }# S  t% _
下图为苏联V-2级核潜艇。9 E7 N' H2 E8 i  P! ~, k
$ R+ K, E8 Q8 p8 K1 m
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。% q4 t5 j$ w/ }/ c* J  o
6 o/ }( k, N( O1 e( L

6 S" A# T& [; N' [2、        中速航行
$ Y: w: S, c+ W( Y( s* N( i4 p. A! P, M* ~5 k# C3 z) f) o* r1 [
  ]5 Z2 V+ e7 K  N9 U
弗吉尼亚级
! N' _/ X7 S& M; P6 }" c( t( W; }7 S& |3 M$ f

6 i5 e8 z! k7 {V-3级  W0 X# ^( v& }3 @! z% H9 g$ B
- G+ }1 v! M4 G. P
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
& L/ z+ }" O4 x# q& [2 `
1 J; W0 Y& S9 y$ n% Q# C/ _: m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。
+ O6 f3 b6 ]. @/ `' g; B3 e' k9 I+ f- |" [: ^8 [# ?- D3 }
, e0 Z: b, v( G8 z
3、高速航行
$ m0 m( z, ]- d- V  [) p1 m# Q. G8 u* _9 t# E- a9 S' W

, p# G' S3 l8 y: Q9 O: O高速航行的美国洛杉矶级
8 x& O" o8 ], D) _, _# K5 S+ o% o
, F( ^+ K3 [: y
/ a, s) D9 N- R, ^P级
9 a. F* x7 @9 U6 U# ]( {
" E4 g6 n6 N6 w% t% ^4 |" @* w$ I6 ~
C-1级' X% O5 a8 `9 o  a2 D# O
$ n" P! Q& d8 X' |

; @) x: V% N6 o# @2 T% LV-1级
; X; u4 _( t" M+ Q' Q6 o+ _, V/ w( A+ u1 Z; V! H# 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。2 ^+ |0 h* z+ J4 I7 g/ P2 ^
: q. V# r) C: q" U/ ?
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 s! s7 g0 K, f! A+ Y$ [- H, |
  s6 a5 g& g% \* E6 [8 z) Z5 N
4- F9 E6 y1 I8 `( n, c
) g* H7 x4 C4 D# F" t
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。( F. ]8 E( @4 D! w& h5 T$ r5 \
! J9 z6 u& _) ?, r# i. ?
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。
/ Z& V. {# P# f, K$ E9 q* P0 U. S; R% _: N

) V4 ]3 Y* o' y2 |/ 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 09:30

    • 签到天数: 2715 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。" d5 Q! _3 ~4 ^, m" b/ I, i
    6 W& p" P/ M# H% M9 M: i" 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 $ R( N; `( a" b- X4 R
    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 ...
    " q( `% U; p% V7 f0 V; m" t# 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，艇型基本就是个圆管子了。$ d; ?8 T5 X; F
    % x/ r% n7 ^( r
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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 / b; J' s& V3 {7 s* f% }0 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 ...

    ; x5 c" h. Q/ {1 i# J+ 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
    7 t! O$ T* w# e7 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 ...
    : v# e- b  y7 E% 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
    # Z/ p1 [2 X2 y1 F' }* h8 O9 D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 ...

    1 w. u+ u. r1 C5 L* J5 \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 h6 {7 w' L) _/ b9 S3 E
    $ c8 U( K6 e. J0 c- D9 b& c6 t
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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' `' f. a1 g9 Y2 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 ...

      L+ N9 d8 L4 \  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 1 p0 @8 n9 G9 ]7 Y0 H
    ( Z1 L; A2 s6 Z3 H6 i+ s! X+ E4 i
    发几张线图比较一下! z& e: V" [7 f0 \
    : U9 X1 J& e- m: F
    + y! s* H% n% d7 K" Y8 P& P' V+ Z
    洛杉矶级
    2 j4 K4 Y# v% S9 K; x. E7 \" C( |1 t  P3 |4 {# K
    + c# n( ^/ E' F! Q* q( R2 h
    弗吉尼亚级
    , f$ E; F& R! d. y
    . M/ x0 l6 Y3 f
    , o! Y0 z+ L+ o% }* B( F# j阿库拉级$ ?' ^7 S8 b$ y% H4 p

    1 U" x6 L. c) {5 H! p3 ~6 g. E+ z& N, Y: a7 A" t" h
    阿尔法级# q' l$ L+ {' L- n0 o
    1 q8 \; Y$ I3 r. H  ^

    0 j) ?. n/ }! ~) n# ?4 W" ~) Z2 d/ p) H3 ~$ @$ ~2 _) v2 M" V# R
    亚森级
    , ~, E/ f. p% n5 _
    ( x: D, W2 e5 y0 Z4 w1 ~/ A9 g) p# z# Z8 J/ g5 s) H$ X: H8 m
    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。
    / T4 b1 F6 `2 a. h% m/ ~: o" V6 e9 u# o" x4 R9 u3 G: P
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。3 \: `5 V/ P3 w8 i2 j) [/ [

    / q, ]( m- g* \2 x: l% 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。
    . e0 \6 [$ O6 O1 x- Q  n* ?
    3 U# @8 H/ z2 v& _$ c0 P1 j- |2 M1 d( B

    * j1 I% k8 B2 u- \0 ^+ o; B5 g. N5 t  z6 A- n! Q+ \3 P. 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
    - ]2 h( K4 C* V1 x发几张线图比较一下
    0 F; Q) h% `+ ]( h
    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
    . ?9 N$ N# Z" |% D# T( e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？
    / @. d% b. q6 |" b$ V

    3 H( r  [7 e" B1 N( n/ {& T6 y) a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。0 M% J% z" S2 A; T
    % [6 R9 y/ I, l9 _4 @9 _$ ~
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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。
    4 K; S3 ?5 A, E6 F& F$ U/ B: `8 e- j. u0 P8 d& l, L
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。) {: D0 G  S9 W

    8 r! \5 Z# I4 g1 ^以上请指正。
    ; S. F; `0 ?: C" g3 k: U- d  m+ d  ?% [
      G6 b0 d, ?1 @$ k
    ) q7 i3 n$ O8 H# q' X
    ! B, s+ j. Z; c! y  m; Z

    ) B* l) Y( 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
    9 L  b. E9 a7 m3 Z; E* k+ ~
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    ' H) R" B* W9 O( {美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    # U! b6 E: `+ m8 C' ~# R- ~$ s. P, ^+ b
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

      h/ j; ^* R7 u9 k. G
    . h) r: K" g# ]# D“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 s- u: u& N% U6 ^
    ; F. H1 q) h& h2 x2 t# ?. g
    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。
    , f# M# A5 B& }7 n( ~' D4 f
    8 [/ g9 N5 _) q! U) U) _( x- |; J0 Z3 ]( D# P" r1 P

    9 u' Q& T& i- J# R( @- k, A, h  z3 |0 E4 Y
    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。! D- x2 x7 C5 r( z/ Y" U  @1 `
    : o) j) o' Z4 v1 W" `  l; M6 u/ m

    : @6 m* c0 C6 s% l1 F9 I% X* 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 # y; w1 l6 f0 {+ O& h) {
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ) d0 U4 p; T8 D9 |& H4 a“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- C% n2 n& b% V$ s6 b
    1 l+ f# T# }# F% X+ [1 f
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    $ t2 {5 @7 L, [" S& W! i4 k( O5 p
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。) ^! x: _* [9 L# P/ X' L" m

    7 }$ t$ m2 j" V1 z0 c# f: a7 r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。; ]: D! f/ z% E% o0 t

    " g! J/ w* ?) q. `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。
    - B% q' |9 g1 K' E
    , n2 u; n- O" b' G1 A, 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？
    & f, w2 d/ y1 i  r$ `. z6 f" S- h: b) n
    " B$ K% u9 _" q
    # ^2 _  r' h7 O

    # f" u: x# M7 J. j. h/ u
    # j) v1 ^) C5 V  G9 |% ?7 m& U& L# `% U( H
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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？6 D# Z3 D/ }+ K' [$ Y$ v0 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
    4 x0 M9 B# K3 S( m
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52   Z/ C1 s- \: U4 c' m& V$ t3 [
    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？
    # r- Q2 |5 s# t6 I: c/ f ...

    2 v8 o5 ]( u* h3 ]& [$ E- G( T0 J$ r# @9 U, x9 @. ]
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    / T( v; V' }7 \4 H" @" a" Y" n0 o6 c) w+ ^" N6 E
    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。
    5 }% ?9 k! e2 u% t  u7 e0 v0 ]) B2 ]) Q
    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。
      P' P" t$ c; |7 I$ N4 |! ^/ H6 H! {/ e5 A, y
    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。5 B! }$ U" c/ v; K' B; g. q
    ' ?4 q: \  s% z# `( A

    7 a; U/ r+ ?* N% M0 s" X/ S' y: H) k0 [; u/ P- j3 u. g2 V! G

      R0 |# m1 G5 q+ v- Z7 s: W( b7 u2 A( A1 w/ P8 V  f3 f
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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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