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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
$ S; p7 [3 z3 A" N
& l3 G$ N9 c6 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。0 w) y& g/ d$ o* |- s4 \1 z9 h
8 a) E0 y) U2 k5 C
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。6 h# i2 w- D- d$ F; U7 j5 o
) ]; J( n: e/ |" k
下面发一组照片对比一下：8 j; {  i. Q8 O
2 |; m) r. v  |
1、        低速航行; o2 D! {# J' l& F0 B+ @: T
( L5 o9 X5 e6 g/ V8 z; c
) x! C1 Z8 t7 w3 J# b. W
BATON ROUGE号1 d' ?8 S6 O4 Q1 m2 y6 Z
: q9 V# b5 S+ Y( n  t- N
! S6 r+ F+ O- c: E
V-2级' t/ t5 y; r' Y) E

1 e. F& a) L2 D) S+ t, ~4 I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。7 f/ |3 R) V# p. d% G# R- N9 ?
+ \, v0 P3 R3 v7 l4 v* A
下图为苏联V-2级核潜艇。
; f1 j+ h2 m9 C8 x0 r0 n/ x8 `3 o' G$ S
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。+ n& f9 @4 e  E6 A# {* z/ q9 D

3 a+ i. Y0 {  u- J. o* q, w9 q" s) o
+ {% ?1 V+ q6 y' u2、        中速航行6 e3 h; O: ]  ?% |3 ?

4 u% i  ^$ y' s, T- L3 O2 z5 N- }& H1 Z
弗吉尼亚级
, t. K7 v5 Z6 X2 F" Z% }
1 S( ^7 Z' b, E" L! }' w- t+ S, D/ X8 m
1 U, X- u9 }- t' L8 c! pV-3级/ b3 e, r9 f4 B7 B5 f; ~; C3 T; H

9 O6 R" [! S9 q/ I$ s1 m上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。6 v: m# k& V. s) |+ f. r. k
1 A! B7 s$ s- X% L% v
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。0 ?6 T1 [6 c1 k+ C8 o2 F

) j9 \6 M  G$ Z, W1 g9 P4 y! m% n, L: ~
3、高速航行
) T/ z- o& H% s; |4 \8 D% U) Z
9 g1 I' O+ Q. o0 @! r. @! R0 E
' r* J4 a5 I* g9 [( z高速航行的美国洛杉矶级
( y8 y$ _1 r5 v: Q
8 l0 y: J; S" U. @" |5 ]) r* e' Q; Q9 |+ _- ]7 w/ ^1 i) J* x
P级- u2 e* W+ P0 K1 c2 p
6 e0 @5 _$ N2 X  @! o
3 T' k3 L  J% v! [; w
C-1级5 m+ ~. }) r% g
" g0 ?, c: A- N3 d  ]
: T& V. ~, u( {
V-1级$ F& ~4 G4 s) ?9 K

; S6 Q3 h- [% w; g% G. Z! y! 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。8 z' {+ k* c+ E2 T
! r, j, {6 ~7 F: F: F
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。
+ k5 B! N, f/ O% g
, {" m" Y) L4 z! C8 x) c+ t' g4& c( s/ r; Q4 p

  J% f+ }: B: X3 k) x% }: A9 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。( C  W3 M$ S3 H- Q, y
  F7 a1 ~4 p. x" z& f" p! V- a
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。8 m& f& S) p- x, X5 u2 h8 [# n! p" o
! h, M5 [4 A9 ?8 J9 W8 j

+ e1 c8 f. [2 U0 ]$ J6 z4 R$ 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
MacArthur + 6 + 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
    昨天 01:46

    • 签到天数: 2393 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。2 X4 q6 W" n/ @
    / r- I/ b7 Z8 t( J, D9 i2 X
    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   l9 B' }/ C# U
    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 ...
    ; l' K6 ~3 j8 U! `' m0 J' X" D
    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。4 ]5 v5 l! z5 [: W( k% ~- l0 U, V

    $ ?# \4 g; u) @% {  d' e
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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 B" [. c$ c3 ~. w1 C1 l  K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 ...
    4 O% W' }. Y7 p( f6 d+ g) y/ 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 6 J- P" v  W- B! \- C- {( L7 u
    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 H6 G0 T8 x, L0 g* |, c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 ( P7 {0 G1 U6 N" W
    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 ^% _% w( l; V, B! s; M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。' L% c+ M* ?4 e! o/ t$ g8 C
    : {7 W, ^+ \7 |9 I! i8 Z
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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 ]/ Q: f1 w) _5 v8 g: n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 ...
    ) y7 ~) U' g0 W) b8 F! @' y' c
    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 Z4 q( L; u0 M3 w
    8 r$ \3 ?, [' s4 z& A
    发几张线图比较一下
    7 Q; q, q0 P' M/ P+ v; L
    1 `+ S' I8 e  G2 I1 x' p0 g2 \9 c  v7 M) E
    洛杉矶级3 A+ A0 \3 i9 `/ u" i

    ! |& B- m# @' b2 B, f
    ( G5 N  \7 J% f, H! X# y  c1 Z弗吉尼亚级, N% y: u! `5 ^" }7 [7 W

    ; G. Y: E3 S: }2 k7 x$ Z
    2 f) a1 _, R6 Q# P阿库拉级
    # c3 M- a. `; {6 h2 M& e. B6 B
    $ N& I& G% e+ V; r9 Z: Z$ Q, p4 {2 b" Z( z2 m6 c" L
    阿尔法级
    7 P( d& C8 X1 A/ o* w# ~, z7 G! u
    * X" n3 B1 }. i1 D) w8 e1 h
      M1 j" b) i: \) _) W) M  O6 j3 U) i# s( [+ G
    亚森级/ X1 @" E) P/ G
    ) W+ l5 ?4 h" V7 S! X% N
    9 w% A- f# m; i* l! K  m9 {
    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。: w0 w( o( I) }9 q
    6 ~5 i( @0 R6 M+ \+ o0 J: q2 r
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。' |1 W% b, S8 r8 s: j' f8 ]; x
    ; B: s8 u8 t: F$ V) }
    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。
    # T8 G, ^; O) f( q( o# B+ n+ l% _. `7 ]! U1 w
    % p, \( X. W. l2 ~% q

    $ ^) I0 K: T3 }: I" b3 N5 j8 ^% p1 ]5 v! Z" u) d! S
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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
    / I  V  X7 F/ v0 v% i3 S发几张线图比较一下
    & x4 c4 K) r$ V( q9 B% e) I
    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   `4 T  w+ d8 o& v% o9 c+ O8 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？
    ) r3 j1 d5 J. F7 n8 |* l
    " Y% |1 a: d# q* G1 D
    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。
    ; z) ]8 h. T1 z8 l9 R8 I/ ^5 `7 F8 d% x# W! z0 C
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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。
    : d7 |  Q2 Q4 N; Y  P- D) }" ~) A- E8 S8 N9 T8 a  `
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。& a# {. e% o! ?
    ; S- D$ g4 h" T/ B
    以上请指正。
    ' w! d/ H+ l; v3 [( n
    ; t8 Q( A' @2 p# B9 T! Z; N- Q  s9 P+ V) C2 i5 }, \) X/ o6 T
    # G" y/ _! c# v2 V
    + A- J/ d+ _" B- ^# \+ S/ V

    ; t8 P9 U" k! K
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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
    4 Y: J: z7 n/ c2 a9 \
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    : K# E% ^. L& P/ L6 ]美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
      \8 U6 `% K& p% R% H" b5 o" i7 k9 e8 d( a( M7 B: v' J
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    0 I$ h) ^4 s- `
    ! ]2 n1 I) w' q% U* F  i“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。
    1 }( _3 q+ _* R  y/ m8 Q
    2 d/ T  S1 [1 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。
      ?" G; A( P; j; R$ m  g
    2 U& A3 I' Z1 C& h: s
    ( T% b, s0 Z/ S
    1 ^4 k4 {, K# |( ^" Q& \8 N7 u: o0 [% F2 N8 e0 @  L( O
    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。
    * T4 F- O( B! l0 Y: ~
    " t3 v# q* p3 C2 Y  z0 v  N2 b* J0 W
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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 4 d3 T) o4 \" r) X9 H
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    * n- M1 i" c6 A1 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。
    * A4 i+ f( W. n8 d2 T$ G! k- m) l* H* ]8 P3 I# S2 Z3 c$ ?
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    9 ?* u; A* P' C' y
    $ `% k0 X4 U1 X/ a: C7 C6 y  h美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。) o5 ~" I2 n2 C1 `, |$ ~4 q) t

    , c  f9 k" Y8 L* K" b- g! l* ^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。: C5 f( m* @) i* X4 c

    * Z1 A1 l8 c$ M/ f& g5 J2 P/ u9 y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。. V! Z: c* p. R/ O/ @8 Y
    1 _. v/ S2 z( S2 X: W$ `  C  }
    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+ T: P$ O) o/ Z- R4 x! _1 O
    7 y. M7 }2 t! O, D3 P
    % f. Q" A+ `  f$ Q

    7 T+ ]* T; t1 ]* o+ S" g( N. a) {0 i5 i- v( A2 f$ e5 y
    $ [+ F& C4 n1 {7 @, e
    1 f4 ^! B1 Q2 C( P
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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？
    7 e) v* }/ w# m( a; F4 C5 g# h
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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 7 p1 X6 G+ R5 }! f) X. n
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 # Z2 t- s4 o- S9 x! u
    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？5 j; q  `7 n, F/ g+ Y
    ...

    7 K+ Y# m* o$ Z  c8 P$ B
    3 `! O4 V- Z% @* Z! b$ k1 |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 v, C# ]: ~( J6 W9 D+ l6 h# e% q% G/ I6 l8 F6 x  F5 D, z
    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。
    3 P6 Y0 z* c& d5 l# Y9 k
    6 a% ^* E; w5 X" b6 r8 k' X9 S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。
    / o9 G5 a, s/ P5 ]1 p4 X) F, q6 i! U2 a+ c/ B3 [8 M
    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。
    ' P2 [; U7 H* Q5 u
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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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