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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
& e. Z9 Y* C  b
$ _, I/ h# X; X4 a* M  w6 I! F: R  O4 N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。
: k5 t% E, C6 K% y  A1 K4 T9 j" M* l+ ]* a* ?$ m
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。
1 p/ b9 ]. Y6 @& L3 u* H( o) G1 k, Q
下面发一组照片对比一下：0 j# n. R- ^' F8 ^' ^: V7 w
0 Y4 R& ]# s, p0 }) W: f0 S
1、        低速航行
* z$ ?0 r; e! Y" M
) M" o' f) E0 X( E
# K; G/ q5 [, N. _) \6 ^BATON ROUGE号/ C# {4 ~2 T7 @7 ~. t

. _  R! i: d% c6 H2 v) S- t; I% r1 G
V-2级8 ~0 `: {% v" J' N

# S4 f/ A+ F" A' K8 x8 T; C; Z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。9 o5 |- z7 ?) H2 d9 Y8 Q  q  A
3 g& v) h  e/ _8 r+ T! I0 f& Q5 ?
下图为苏联V-2级核潜艇。+ p. N- Z' Q2 H% c% O% _% o

. O5 P, o* O2 k9 z7 ~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。
; \$ h; \0 D7 p  Q# k( h$ H5 J) r1 p- k

  D( O7 t" ?  J2 P2、        中速航行" ~1 a9 j6 I3 o$ a

* x7 d& {1 a8 d, v% Z* W) i$ A4 b" a3 p4 W6 E# _0 ^
弗吉尼亚级. s  s$ u* _) d* T# w/ E( y3 M( L! g

1 c. Q/ Q3 I8 H  ], R" r1 x( k3 v+ B. t- ?
V-3级& |) b: b1 k$ R: Z' ^  U* D' K
) X. \+ P7 ]+ L! n
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。4 x( Q/ ?2 M6 ]) m' P' u7 @) S
3 I5 S' L$ V* U& q
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。
. p4 v/ q& l0 v/ c
/ _8 z( ^  l; X7 K) Z& ]& n( F( L% H. ]% _# H: w" B7 g
3、高速航行
8 W0 s& ^# B4 u$ v1 p! L! g3 `' K- [* X9 C( x8 H
5 }2 \( P5 B  [  x3 ~; ?
高速航行的美国洛杉矶级
/ e1 N0 Z2 H4 f' R5 y; e% \) a, w8 O, H8 q+ p# D/ c

3 G7 C" q7 @! }/ t8 A# JP级0 z0 w# p3 ?# A2 {

7 c+ r5 ], ~. D% Z
8 k' h* u; c: [+ PC-1级2 i! X) R. Q6 u: t8 E2 }

/ o: G, U& N2 {) P+ A3 V  E: \: _: k( T, Y: J
V-1级
# l1 x2 ~; G9 T0 i7 j2 D+ q: R' L; e/ T
, m4 W, c) z4 Z+ U2 [' z! a4 ^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。
' g% T2 |, y$ G; s' J5 n& X' `
9 Z' P' @9 |, }( m( i' D$ ?5 C3 y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。8 V* Z6 {! }( ]
; Y, |' U2 ^$ i" B& p9 \0 v$ m
42 e9 T3 N) ?$ l: l5 a- S

7 p3 b. i, {$ H1 g; g& S4 {- 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。
* r! K  F8 k+ f2 O5 V4 ~2 A' ?3 Z! d5 p. `4 _" r5 x
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。& ?- L6 r, {+ L6 h$ _6 a9 @

) |6 ^0 S1 X4 x. y1 H; f
, n& p4 M9 ^5 K" U; W

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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: 2809 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。7 l7 q% g% f2 h
    1 c2 d0 Z/ m" w; I/ h- @5 [
    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
    , `0 L$ i- n( x" t- [6 A0 n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 ...
    $ E8 C) |: S) s4 N6 x5 ^
    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。
    ' j" a7 H8 r; F9 m& v9 M( D( H4 {: Z& _. Y# E  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 0 i  F# r0 R- y9 e
    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 ...

    ! |; V' m1 }! T7 p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/ a4 w7 s. ?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 ...

    9 B# u# u+ p2 C! M& m& U! ^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 7 d: O7 @$ K: u# W: e+ d' c
    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 ...

    7 k- z, J8 K( t! L" \- S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。
    1 k- P( g# N0 J% r) R: j' W0 u+ 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
    - S- `/ P" P5 P* ~5 p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 B8 ~8 D. R/ r" H* Y( L
    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 ' o2 f" Q( k0 ?0 {& C

    2 b. g" ?% G+ E) c发几张线图比较一下
    5 T0 S- M6 \, |: \
    0 f# \8 ]* [% ~9 `, A) E7 O: @' ?, k3 A- ~. R
    洛杉矶级
    6 f* w( S; `+ U, j9 x, W! g& h- A$ z
    7 Z9 M) t, ~* J# z
    弗吉尼亚级
    " ?+ O1 C- \/ ?9 J; ^2 x8 T4 Q/ W9 K1 g3 e$ T
    0 R; o& J6 I% Z' e
    阿库拉级2 k5 i! I0 ?3 }4 O- ?; |/ p
    ( q5 s5 r+ ^3 J
    " c1 R/ [7 n& U, p/ H* {
    阿尔法级
    1 K$ v: \! O2 r# D0 J
    * T4 M3 K- G( C9 U( B2 Y, o* f6 J( X% w# Z; T2 C

    + K4 [2 Q) U; K" L/ c5 c亚森级- B$ V* F: o5 `

    ; E5 z& G, b' J# N, b+ k! p% K0 _' h# D0 V
    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。5 d) ^! c8 r6 n( ~1 ]
    9 M/ M$ a( R4 i  |6 l; `
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    " p" ]5 J& ^/ Z, m! M8 J! h- ^, @1 N* Y& W- W
    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。8 S8 {  V9 P; Z

    % _4 q* J8 X! F" a4 C1 u; d( b0 Z) b7 U, r* L+ C2 A8 F7 v& u3 e5 D

    / P& y6 q, `' A; W0 D
    1 ]3 y) o7 J7 C3 h5 G" 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
    . g0 ^" z0 w: m' M发几张线图比较一下

    5 `6 ?* f9 m) p' u  \0 [) a& P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
    ) P3 q- T% I  O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？
    0 P3 K1 g; b4 j) D
    ! E# v6 {- d5 ?
    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。
    # x3 Q9 g5 {0 C. L) Q$ e! w7 e6 ^* V5 D5 w7 {8 E4 \) ^
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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。
    ' d8 b2 j0 ?' f; z0 d' t0 x( c1 G3 s2 [+ p# Z2 P
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    3 q  G' v1 D3 f  k
    ) b( Q0 ~; x# M/ X# E以上请指正。
    : v! N) ~& [# h5 l, w
    " f+ I& p1 U4 g/ C) ~. p/ P. j' j# O6 ]: y
    " p: ^, _% s" e% W
    8 g3 j2 Q* P$ }7 I* `

    / _% l  X& p2 q; ~. p: z/ _
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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 3 C4 ]3 L6 r. p5 o
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    / ?" {2 Z) I' d4 M# o4 b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: z6 K. X. {& M
    / Z/ `. C8 |4 L* n4 y' Q8 U
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    0 ]7 r9 J! b5 s7 M& ^
    0 A9 J9 w3 R' V* F/ c9 V
    “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: W9 F( I# _1 f3 f+ E

    ! \! H: P; B8 }( E1 z& R6 f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。" v! Q* K8 s! [, ]) S) K
    / |) T7 V. h5 l$ N+ W
    . X/ d) X" K5 P- d1 N- q

    ' m' [! ]+ T5 g6 a+ T: Z4 p) n
    + {" ~! Q& Y( p) R! p, D  p% L5 x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。
    $ o3 G" L2 {! ~* V$ u! @+ u/ F. G/ Y( Z

    & W3 _! r2 @1 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 & q+ v0 ^8 x3 Z- E- I
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 # m0 D4 A* k  d. K3 D) T# h: I1 C
    “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。7 ?+ t4 f% l/ A7 k# d

    # }6 l$ b  Q7 T$ o$ Y+ J* O' q! s; x1 `双壳体对艇型有修正调整 ...
    , N* }' j4 t  F% \& ?$ j" I( ^
    # b3 J  y8 l1 a) w% W* z
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。3 v% i( L0 y: O

    : r" h. m& P% [+ i. e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。
    , ~# Z! K5 N5 p8 [& L2 x# b4 P! w& }  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。
    $ Q0 F& Y) n( @4 D& A* i! e2 y# }: q( o8 h" 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？- H5 z; G& Y7 T1 K% q! m/ |
    + j  b- S% C2 f6 C
    * i; s8 F2 ]( a$ K
    7 U7 P9 a# \8 ^% Q

    7 N4 B: Q# n2 Q, \
    # C( z/ B' N4 G
    1 s$ C2 ?: b7 z( ]3 v
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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？! R( N2 l& g# H5 f3 g
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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
      W- F, @0 r$ D. n  E: v
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 ; Y0 l! q3 s2 ^% _( e
    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？
    ' N+ K3 o; t- b4 X" K ...

    , K1 C8 o! @+ {) @. c
    4 D9 q: C9 S/ R, @不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    6 Z0 Q2 I( Y1 h% y
    ' {; I% {0 j1 \; U/ c# F' |, ^+ I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。! @. F! f* L) L$ ^# t1 Q! M

    0 h( S# f! \7 ^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 ^5 Y  F1 u6 ?. q
    $ X. L: A( l4 S4 S. O: `
    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。
    $ b& `8 J& d/ G" u: x0 m, f. }% Z6 J( d, J# }7 D7 s5 m7 `6 ]; j2 F) N
    4 G5 T9 u+ i  `0 @( N

    1 ~9 }% s% {' Q6 [; ^$ \
    ) k" T6 p- z$ P
    9 g- {: K$ q& C, {% \/ s
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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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