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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
6 X+ p0 u6 ?+ Z0 ?2 Y$ n7 P1 T8 y% c
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。( y  D$ K2 Z/ R/ C' t* r4 H3 |
) f. \: A: f6 ]' D
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 d  J$ K6 Y* h1 ~4 K4 l
* Q/ @0 z$ C& ^3 M  h$ F
下面发一组照片对比一下：
0 X" D; R. O' j! \5 Z5 l7 W' R# o4 k  v0 a
1、        低速航行
- y, _' Y+ z3 ?9 ~
1 P- ?) ~3 {3 L+ o* X% [% Q4 W- s# W; Z
BATON ROUGE号
% [& }9 \! m. G: J1 |2 s2 ~# _0 e" |, ?0 I* y/ s: J- X

/ V$ e0 O6 a) w. E7 k7 |7 J; c/ uV-2级
0 V0 C* w9 o7 w; r0 F
3 X9 p$ X1 j" N9 ^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 h0 `$ h. J- u8 z! K+ s& w, |" I

9 d% f9 y; g/ E4 i" y下图为苏联V-2级核潜艇。# n/ G+ |' K8 |1 E

0 h, T- n! c( p( s8 E, c3 F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。
% C2 S9 w3 N4 q$ Q! Z' Y) v8 K5 d$ A
, `# j# s3 _7 Z/ x) _* X4 s
2、        中速航行
* o2 ?) r# p8 ]2 D
: P3 s9 ~/ @5 q9 N: p
) G9 ~) y5 Z6 e+ f, V; A. B% S弗吉尼亚级' K% V/ X! w' p1 A: x
& G! R, n; ^+ @
2 M$ R8 ?) n3 a* x& c
V-3级* f! f, X( c6 b
5 p. L! _: ?1 J, |# G$ H% |
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
& q+ L/ n: |; A1 Q% t" g% l3 D, T- W8 H
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。* c* i) u+ A+ W! f4 K0 Z# K3 M1 D* h% L
/ \# b: Q0 a8 |$ P) \1 M
" H; L' R6 [8 r# O% g- J
3、高速航行7 ]5 @+ Y! J+ ?2 f1 c: ^

' y1 g5 U) R2 P5 D8 ]" S$ [% r4 A4 ^4 K
高速航行的美国洛杉矶级
6 h* N. n  e! p4 j( X
3 |. v7 P6 x( w7 E+ |/ h6 w$ e4 v# H# B
P级
$ Z2 }) E3 i# {" V* @% {' E6 b
- I$ P' P% K9 f6 N' _# R. S( x: a; k3 J/ X& J- U
C-1级
( |; `6 V0 O' Z  I" k0 {# x  I0 B8 r' ^
! _9 P3 l, Q0 o' N& c3 o
V-1级
& V% m" }4 r' s% P& y) j" v4 h
5 D. t. \1 S: x" f% V. L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。  G3 h8 ?! I  f, h; i7 }
! s  m* b' n9 z$ P3 z* v/ _
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。
. y! Y, w0 P- [* j& P2 E/ i/ `2 e. }
48 Q% a! {% B# R6 t7 C$ c
4 V/ i1 [8 P4 U
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。
' A% Y& \0 y8 i4 J) ~4 i
6 H+ s  U6 K1 E% \" ?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。
: Z6 k) u. o% V% e; @5 S5 n4 L) d7 Y
, C6 m; ?, x  o' N' s% p' 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
    4 小时前

    • 签到天数: 2588 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 d7 [5 ~* ]0 ?# V. W7 o1 S" }
    . k) U+ j7 \: S
    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. {7 i$ y, \: o- J! P* ]
    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 ...

    0 Z* G5 ~' P9 o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。6 p3 U# S6 @2 |/ [. r. L

    4 R" ?& M! w6 I! _' y* I+ h
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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   F; @0 v% l5 N/ S+ z
    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 i' ^$ I5 l- G! }- ]8 I
    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 ( {% t) ^5 Z- o' d; m3 D
    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 ...
    1 O  {& h" k' `3 S5 T& `
    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
    3 c* w* T/ v% o3 ]0 A( A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 ...

    2 q$ b! w3 Z( k4 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。
    ; b/ r$ V$ }2 Q- I; A
    ! Z3 k, r1 |2 \$ L2 t3 e
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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
    , |9 U8 h) v- ]5 H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 ...
    2 J4 F$ U3 u; ?9 |
    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 ) q4 d7 t3 l$ E

    9 ]# S3 C' l& \4 m发几张线图比较一下. a3 \5 \# n$ W2 w
    - i1 g" e1 j1 e; R1 l/ [" h
    6 D+ @" \# y6 [* Y! ?
    洛杉矶级
    ( {% t, e0 B, ^. h' P* T: n  V
    1 Z" x3 T9 v$ F7 S3 `# a/ R& q! X: V& [2 {' }- N6 O: U
    弗吉尼亚级
    . f! `& @2 I  h* c9 e) X4 R$ ~% k0 x' c) @8 G% a$ a1 Q7 n

    & b" v& ?6 J& s4 f3 }8 N  v% H阿库拉级+ }  l2 n' f* ~7 T- ^
    5 r; l9 W$ s; {# m% m* Y; @; }

    - F2 ^) @  n5 x- Y9 m3 [: Q& a, Z阿尔法级
    9 _$ x( M( d; s* o; @) S8 S' D1 W" W. X

    * ]* b( m" B$ s. j4 Z, v) X; x9 k. a0 Y
    亚森级
    ' Z( ?3 N) f' H2 e* M# ^1 W* G

    ; `1 k) z6 l5 k- T$ ]1 q6 S" ^# l& N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。
    3 c3 @; Q. J7 l8 r( ]  ~$ ]
    & D: W% i4 r0 u# h4 e1 U0 d个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。, `2 ~7 f7 J2 B: Y, N9 B  f) P
    ' C- O/ z' L& R6 n' K+ a
    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。
    7 [7 o1 n0 ]0 D1 J3 O2 x6 n7 B/ ~4 T. B- C% d4 g' a2 Q
    $ B( P( a7 _5 C' }$ F; `

    ' S) c" o' o* @& F0 V1 P
    $ |9 b) n9 B2 h0 A/ Y" j0 A. x
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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 A3 }! S5 K9 E! t3 A
    发几张线图比较一下

    . H/ w, P& X  _$ s* I& z$ 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 2 Z! [5 s. D$ H, g' 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？

    5 C+ M$ z3 e( z8 J5 L& n' W9 Z0 H4 w, L8 N4 \8 t% Q) `
    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。
    5 V+ a8 @! G5 n" r& ^1 M" O) N
    $ }5 ]5 z9 j% j- ]- Y& p6 O& x
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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$ e$ n# `4 _* W$ l% S# o- I/ R9 Y3 h4 b* H* i, {2 a/ 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。
      k& @& T& v* m# l! h# s% |- }& E. ?6 ~' l9 r
    以上请指正。
      p7 q& Y( M* Q6 x& r2 S- M( G' y( U

    9 ~. L, F$ o: F; m6 l: b$ M
    + I6 k  x2 M' |0 O8 I. j* L) W, d3 g, n) k

    8 F- L6 D6 @7 M
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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
    " n3 ~# @) e3 G, B8 T* d
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ! F) Q1 k( G% _5 f4 K
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。5 w1 W. t/ [4 B% I: Q' J' p
    7 J, t5 J# A/ t1 u! Y  C! M
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    5 M& X- I4 I# D# p) i: g6 M: ^8 {8 [& k2 l; H; \5 Z
    “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。
    5 X# c# [+ T; G$ b' n/ g0 x" Q; c  ~& B
    8 K* p9 r8 }- D; ~- a8 ]. i; y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。
    / s$ j( U+ O, t. I. y; F$ Z6 W! q; j& E# x( L

    - `# L  a$ N2 o3 l4 f& ~% T0 b/ P4 I3 g- `" q# k) `0 ~
    1 e* F: n+ w6 H" n
    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。
    4 a+ ~$ L0 l% E& ~# f* s) \, d
    * z# m6 s# o/ F; {! u
    9 Z1 O( D2 M5 v/ P8 f
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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 ?" U  K
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22   W8 A0 N* {4 U. K( ~8 a. S% n
    “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。
    ; S! F; Y' [# H- W8 S* |; U' @) s( g; g% [) ^
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    , m. ]$ g6 D; L. g. a" `9 c
    ) w0 T- _: f1 X5 f9 c* C
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。+ K& z- u4 v0 I) t
    5 |# Z. H. F& n
    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。! p/ h6 _" [9 ^8 _; Q

    8 R0 ]  L# D- ]9 e9 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。: e9 L+ ^5 p& U3 ?  b  G0 r
    0 ^) g! Z  T, \- c8 X+ @. r9 ~3 v
    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？
    : S* v7 N/ f6 n2 C
    ) m5 h) D; K) o$ d& ?8 T" T0 e% @4 E7 y9 Y, n$ W' o
    2 f" z# c. F/ H* z- y

    ' |9 I9 I& E2 X4 T
    : M3 K& V8 ~' L8 c1 ~- p
    9 Q4 S3 G+ Z. T! u4 d% ?+ K
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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？) K7 \, i  `- \2 o" v  V; R
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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 : a& E  L4 G# T, f3 n8 X
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 5 T2 G6 B6 h' O' h8 c" k3 d
    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？
    / S! Z' m2 J. d8 J/ V& c: c* F ...

    : ~- }; T& S) z3 Z4 i+ @& A1 H
    5 g5 v5 H& ]5 @0 F; _3 i不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    2 i% W, k" c# {( k4 w
    " a4 C6 {+ {  o- S) c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 O. Q$ O8 m4 b, g
    ! y$ q1 T" Q0 U  Z  m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。( n$ j5 p2 z* I9 |" D2 y7 B$ C
    9 i! I8 a; ?( F$ {$ P3 M) Q+ h
    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。$ s& U6 Y' M* J' r- e

    $ ~+ R9 \& A" `: N. M6 q- x) X) p9 R
    5 E: B$ r% k  A% l* R# w
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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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