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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 - ~4 C6 {% }9 f

" l! {- M2 }1 O! l" M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。. _( ~% ]5 C) O# U5 b
8 X2 i. }! M& S# d' u4 W5 ?' q
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 V6 I) A6 |' H: F* L6 w

# u7 C. g) X; V2 C1 u2 l2 e下面发一组照片对比一下：
3 i6 d) Q) z5 f7 s5 H- @9 C! a- P# Z$ ^" [- B4 l
1、        低速航行
6 V( }8 x% |8 a5 g' C- m% j9 V
  a( H1 ]: t* n) j. U- A- d
BATON ROUGE号8 O1 |5 U. Y8 ~: |* M

4 u/ b* E; c* b) Y6 w( E* g; ^2 g1 ~3 T6 e  ]
V-2级
- p$ j7 j5 `$ \- ~( |* D
9 z: g* b4 c- i% 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。  C# Y8 C8 x! d0 `
+ ], s; g1 l8 ~  m, Z
下图为苏联V-2级核潜艇。& I1 G  A  |& T
! Q1 t3 @) D1 x  q5 n) 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。) c4 ?' j0 G9 x% a! Z7 \1 a

. g6 F/ B: f4 ~3 i/ J3 ]& y3 P& g8 R# F
2、        中速航行+ b9 {2 L6 X% m  `8 r7 j' c

- D% l0 L7 E- L5 d! S  J5 ?, z1 G" _. U0 P4 ^3 Q. l
弗吉尼亚级
4 ?5 n# ]. h# Z
# ]4 l. D$ d; a* e, e7 p4 \
8 r) C+ S! A5 {/ {' f. G0 zV-3级
& F/ E: ~) C2 S) M' V' I* M' Z" x
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
2 K+ ]% n/ r" q3 o3 s/ l+ J6 I& C3 r' w) n+ t. G
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。1 _0 i( Z  f; a! W! g4 _6 u
0 b& V7 D0 ~  E, V8 s
) M. Q4 L% |: ?
3、高速航行! v1 H8 |6 A9 Z( o9 t! O; Q1 ^/ l

2 }& ]- ?- `+ k% `% g! w- Y2 S' T- h! e; f, r, g# i* x! k6 m& h
高速航行的美国洛杉矶级
0 d0 q  H- f( Q, y# Y
5 c) d1 t2 {) z( f* l: Q6 T/ x% {8 c5 Z* l% G" R) {
P级9 _! W; [7 A7 ?+ T1 R# ~

% C3 }8 F& c( f+ Y; U
, E5 R0 C7 I- a7 pC-1级
) Q/ [9 H- c' X" i5 {7 p& g
$ J" \  E$ f7 w3 L" X0 J# S3 S$ D/ S" q- C( p
V-1级
, N6 g( G% ]% z5 j: k) m5 I9 V! ~9 s, _! T: \9 R( \
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。( J9 i) \' W7 a$ J/ i4 k
' G+ ?$ J9 L4 J8 ~
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。
: x, w7 e$ Z) F" D
' u9 C& C& P5 v- u4 I4
% `: A) X% u  m% A5 h& \8 t9 G5 k
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。  I6 p( c: ]9 n+ @

) d# D' l- h  z5 Z* t9 o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; C. r6 z; Y% Y6 C: {
" N# z4 b6 o. K) E7 t: j. @7 h8 J( Z( K: W; f

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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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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
    15 小时前

    • 签到天数: 2904 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。
    : N! e) t" B8 A2 z9 [5 \8 k/ [/ o# Z: D7 {$ ?
    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 8 {$ U- E7 C& q0 Y8 S" F0 j( o
    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 ...
    7 V$ q3 g: K0 ~4 `- 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，艇型基本就是个圆管子了。$ P! g, T, Z: ^# c0 @! j
    : i& I: ?2 W* s: w2 s2 P
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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 7 c0 {" |' H! \. ^8 H  n% 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 ...

    ) a( |+ @/ k" C8 h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 3 l% e  y3 d( g9 n4 {' q
    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 ...

    ) l( U1 k! K: Y: i. y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 F. C4 \" o% r4 U; e
    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 ...

    3 s/ P: b2 k  Q- F$ C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。
    + Z1 B: d: T" [
    5 g- F8 Y, j5 @  N; v0 Y+ e' a3 J
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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 5 a' u9 m3 `; O5 h! 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 ...

    3 p3 [5 J5 R; N- ~1 ^2 B1 H, s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 : L8 T% l( b2 C% F: h3 E8 w
    , s/ H; K4 Z+ f5 d$ A' F- `2 c
    发几张线图比较一下
    6 o% ^: y! ^0 n. |" w- S
    & m) r# K+ \: A8 F$ T* J4 ?/ j3 `5 B4 b" O* I5 F
    洛杉矶级
    6 B; {) d% \$ e% x* {$ p- d' T, U: M9 Q$ s
    + a6 U5 n- S- ?( m1 k1 C
    弗吉尼亚级# H2 \  {& \5 O* F$ ^
    * Z; {/ R& S, {( x# }% a
    % Q# A( H( K+ q$ y. S( [) y, e
    阿库拉级6 I6 _8 Z1 D& `& z: H1 P  N* x

    * F- t/ Z, O# R4 B( t9 p) P
    % S0 _6 Y! G! P/ d, E) d( ^* s阿尔法级0 c3 h7 ?4 z& p  p2 \2 w) C& c
    * j! Q+ T! ?, E5 y) }1 ^7 O6 r* b

    : I1 R5 p  ?0 v0 c6 g( Z- R% @4 Z
    0 v& G% N! Y4 K" E8 u' _亚森级
    2 B3 g; I# \2 U6 s- W. q4 K0 ]5 Y) u  R

    5 i% w- C1 E6 m& [8 D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。- p) F. \. B& _- u/ l8 {
    . ~& Z1 k7 z2 |5 u5 T2 k) Y
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    5 `/ t9 q8 E8 C0 ~7 o" {
    , r2 ?: H4 z8 R- Z5 X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。; Z9 |& v8 ]% V( ?3 T. g
    9 i4 Y$ \- M1 _

    , {8 b" W+ ?1 U! |9 _, z
    $ E6 u) {( t, _$ e# Z5 B" C8 [- K7 n4 t& v
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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 4 B' V0 @4 X* p' y! A3 S
    发几张线图比较一下
    + ~0 ~* \5 ~7 a: Q
    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
    ; }) d! N/ @- Z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？

      N8 c( |6 G8 O& t) m2 Q
    - I7 e% ?3 K4 R3 ?# `( [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。  l2 c# J& K4 b1 c
    & }2 A3 b0 X' g7 m
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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。
    9 y- U6 M) o) O- x2 G9 t  R' a( r% ~. t- A, q4 V( K
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    7 W0 X2 J( E3 T5 Y! V) h7 g, f# y& D8 n  U5 E1 p
    以上请指正。" s0 O6 @' k5 U* `7 u" ~8 q" \' T# P

    9 L' \/ y$ t. r+ p% s/ U7 L% O( O) H/ I* T" o/ s0 T8 O2 z) o7 w, K- q
    1 k$ c6 f& d+ }- j$ e( w6 }: ~

    : \6 F8 s& {7 [  \- X! W, n' V7 O& L6 K& P% d, B
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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 |* x8 O, E8 a5 J1 U( `' X! z
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 4 q+ ]4 H5 j; Q9 }; I: w7 j
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。/ o" ~/ q" @5 ~, g

    ' R& T& [' P( H$ _苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    4 t4 B3 J' S# Y& G" p! h

    - }1 k2 U! a% G; W% Z6 }& C0 u2 R“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。
    / f2 Z  k1 \5 }& ?
    : Z- u" N4 C$ c; R9 g1 p- q* m+ h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。
    + ]& P5 [4 _& D) b' i- t4 y: c! b0 ]* i% ^, k( q( l

    0 c# \7 \' R" U8 q
    ! e7 s6 \2 C1 U# V2 r3 s* w$ Q% Z$ g- {7 {1 M! a. F
    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。# H! R: x# B2 U; W* S0 m
    8 L" m% ~! @- S1 I# o- P8 a( d4 d, ^

    6 q! X: ?" i( ^  p$ F* D( w+ H
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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 - [: }! }6 L4 \4 f" s- N& ^) I
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 . y, R$ R- H3 X0 G
    “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* X0 F0 l0 ^" `3 ]4 f% d
    1 `7 H" O/ b9 ]; T7 _4 W  H# V双壳体对艇型有修正调整 ...
      N( H( h# R: t
    6 X3 T! r$ \8 Z/ K3 O
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。) E9 J0 Q: @7 o* A! \
    ) T- q  }* |2 m  O/ ^  [7 e) P: D" 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。7 G/ K$ F7 f/ x) n
    + |4 A0 ?4 c$ ^$ e6 C
    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 W) h" y. ?3 k6 s
    ; l1 S5 [4 G) C, j/ U$ S! 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？  t/ \2 e. [$ H2 v7 C) _
    % y3 A' }+ p; G  a( L  ]

    $ Y6 c& _+ G  R, R, f
    & M9 `8 F) i% _0 g7 U- j& T
    & h# @. F# [5 x# i
    $ N- ^3 s# j9 B. N1 U9 B  g8 U) ~% D7 S; h7 I3 M
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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？0 c+ ?# |  a4 A9 I! E+ \
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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 % m! G8 S; S' T9 W
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    - a, [/ T0 P3 r3 e8 {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？) `; E* J# O$ C3 `$ L2 Q# e7 ~
    ...
    2 V* `  R: O1 o4 G! i
    ; ~5 z# Y+ D& x; b9 X
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。; R2 t& i/ }* J: O" h& ?4 A$ j# O
    4 C9 L, G$ H+ N, y1 a' y# p" V
    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。+ W- n; P% A% C. Q& c

    " v, O. ^5 m* \% X+ m% v- G+ D) D: a* P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。
    ! ?, x3 i. h8 Q0 [! R7 {% Z! [- P+ S7 F- f! S& R
    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 {9 K% n! H) {1 z

    1 g& C' _5 A0 N- [6 e# c/ T- M. }' S* w$ H
    / R. f3 Z2 J5 X4 T

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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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