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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 2 H0 {: n# }+ O" ~$ V
, ^3 e5 g6 r: Y- e8 m6 M2 T6 w
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 L) `  P+ S( H, a  h8 k' B; U

8 d7 x4 G8 p& U: V) R6 E; ]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。
/ }' K2 f* s, |% }% K9 y7 ?$ a& C/ o, o
下面发一组照片对比一下：* d9 s0 d- P' Y1 M' F
1 D" y+ }% P& Y
1、        低速航行0 G% K( R) x* V$ h6 a: Y

6 x) C, {4 q# c: Z/ b7 x# s4 f% F6 b7 g
BATON ROUGE号+ {& F' U# x" ~$ F* f" D3 f+ n# ~

8 U* W/ z1 d) d2 T4 P0 P" T
; \2 d3 [3 k$ z4 OV-2级
1 P# @- @# p2 I9 I+ [+ X, i8 j
1 i8 s- A% t, E1 l0 f  a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。
5 V$ Y; `6 Y* d5 o
4 g5 B9 `: T0 }: E下图为苏联V-2级核潜艇。
0 n$ c$ P; C. i$ q8 z/ S/ ^' b; W0 [& n* z; K
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。5 b* g0 H) ^* o" y: L; l
, g# j+ [8 J7 X) h! h  p

- |: j- f& s1 F0 [. S2 u; R2 d0 E2、        中速航行4 y  D2 I0 s0 ^) O

5 s* `4 r3 h% P' y, H: s9 G$ _- Q# |, v" d) R( ~
弗吉尼亚级4 n7 Q% t$ n& p: ^  z$ }
7 F# a0 P2 R; I( I
, I# G' }. p/ h9 w* e9 Y
V-3级5 R# `& e5 N% {" n. b
  n/ h( `% B/ \
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
8 P& [( }2 y  \5 [8 g
. ?" Y0 d5 w: |7 d; P7 P0 }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。
$ b- V& m7 ?8 l1 R" T8 s5 v
8 O' ?' i. Y1 q; P1 Q% J* \* p5 j( a
3、高速航行
) B7 W! G. D$ z/ [1 c/ m
& e: S. v! o7 y, k1 I9 C
4 z. a9 B2 b/ D! k高速航行的美国洛杉矶级
* p- z$ J; I" }  @1 q) Q3 d; ~' t2 L: Y7 k# n  D
$ V0 K+ R- n% @+ G1 m! Z
P级
/ Y" i; `* Z8 W' [" H1 Y; S6 R
) K7 a: V/ O' ^# H$ \* ~4 s2 n% q
+ i" H2 i( v0 @' C8 l, LC-1级3 `7 B. ?2 P# r3 i
8 w; t4 Q6 [$ Z0 F: w
  }9 i. P1 V+ Z/ Q0 Q' A/ }6 Z
V-1级, [1 _$ ]3 ]9 ?, J5 l  l6 m4 ]2 w9 {

( w9 a6 _# y4 [! a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。$ v- U& `5 ~1 V2 k  e

+ ^: U" m; l7 x$ [1 `% c+ x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。: H  l7 l6 R3 `
' C( _* A3 J" q% t
4
" O+ m2 T( R$ E# u9 d) Y+ J6 t* I* c, \
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。8 g3 D( A6 F( f! @7 S- d

+ ?& q  {: h  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。
" V: c+ _- R( j. j1 o
. Y; ]9 z6 m9 Z( G
) }9 c. ]; g$ l6 o7 t

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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
    慵懒
    2 小时前

    • 签到天数: 2059 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。
    . y" ]; P7 w- r8 q7 G4 c' g
    - O/ V8 Y; R$ U% y4 ]7 L1 _. n+ z+ W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 2 v$ q+ {4 M" O: n2 t% o3 a( r  m
    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 ...
    & S6 ?" L  q" Q% W0 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，艇型基本就是个圆管子了。, S* v1 q* C$ J/ ^; o

    . P( F# X; F$ J; E$ K4 C" ?) 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 $ D7 A) P6 U/ J4 J" 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 ...

    5 [* p& U3 n. x" z3 I6 m- k  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，和高技术包覆材料。
    回复 支持 反对

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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 . d' j) u4 |' W5 ^8 X; z
    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 ...

    . C1 C9 ~  n0 S2 c3 c# d* @7 j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
      o. V6 r/ r2 q0 b# b. R. K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 ...

    ; @( D$ S! R- B/ Z; u9 k+ h4 Q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。
    ' P0 |1 s/ j1 x, |  ]1 Q- Y/ B9 E4 y% ]2 m( w
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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
    ( ~+ o3 n/ a5 L! l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 ...

    6 a2 [' U4 P" a  g: b+ w; n  p, S# i. D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 ) J: h# [/ a) N+ K( a* ~" Q/ U

    3 d+ i, k/ \) H+ q' F4 P发几张线图比较一下8 w9 K) G) V) H; k6 W" _2 l9 ]

    1 j6 o7 q! x& B! `( k2 o
    , z! `5 ^9 M0 b! ~3 D% b& n洛杉矶级
    ' L" k- g# h% p) w' t. H6 Q6 t6 H. l& ?2 P, i: L

    9 e0 R+ K+ y: f' e- S& X& B弗吉尼亚级
    ( D1 v( z: Q+ f! y' N3 Y4 y" q* ~8 l' |6 _: [
    + W3 T) H" w# R+ @
    阿库拉级
    ! w# Z6 l6 n0 U# ^% t1 `: {# N" z/ r/ r) H: L

    ( F6 h: Y# [7 S1 |阿尔法级
    7 k$ J' g1 }$ W4 C
    " z, C- D2 U+ @" L+ e5 a8 ?1 m+ M4 F  P" F2 f  L1 v3 N  @( Z

    ! X  r* Y6 q; }1 @亚森级
    & u, b9 J$ b5 L5 Y) e* v
    - [2 }5 h4 L( f7 q+ W- n% a- E) E% ]6 H( B" ]8 Z" P' X) @# S
    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。
    / _/ t. L+ ^: z6 t
      a! ]% ], j( T! e) u0 t个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。! s$ N3 h& T" x' e0 P3 [  M2 W

    3 X# e9 a- h1 {4 q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。
    ( J! S/ T1 L) a" {) ~& O: E4 d6 D9 A1 }/ x$ |/ B" T6 ^

    9 _% Y8 H5 o  o& H
    ; _$ b' ?+ R  V( h( C% C* O1 N
    ; k, [4 b# \- K2 `- W
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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 ! Y! N% i% e: A& _' n' w
    发几张线图比较一下

    ! s' ]. x# m" N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 % y# D. O+ f" m
    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？

    6 [8 P) Q. _9 ?! W- I* g; _' [# w& t( l9 p/ A. g
    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。
    / H0 ~! o0 c- T# E1 U; q, X4 K
    7 t6 N; s  _& z3 }0 F  r, Q
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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。: ?' ]1 C; ^  R  z
    ; G( ?. @( o5 P; a* v8 o
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。0 |/ e- m1 G% V- _* P; }
    ) Z, I7 q' j4 O  _8 N
    以上请指正。
    & l. U; N" G- Q
    ( V8 J' ]' G, C. f% c9 T" ~  m; `
    # @  Y( a, q4 v
    : c: `3 Z# o5 s  _. D* A( Q
    # V, [' x+ Q) \0 r% {
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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 a  ?0 ]8 J% ?+ `6 b' c
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 . u- d5 o" ~0 ]9 i% p" S* \% p
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。$ p7 ~$ x' J: w+ t
    # G- [3 N+ F' ?( u) w
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    ) v0 _* Y$ Z" \8 i9 G! t6 m  v, G- S4 \
    “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 M& x4 D8 G: u. s# D% L' V- E' V" i3 E6 M
    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。3 d* C' A4 z9 t6 ?& x! C/ K

    , Q/ A& X1 H: U3 f# T
    6 z' j- L) V, x. R5 i3 C( W6 F1 D# @: z# g' p7 h" s2 N" C

    , m8 v6 p6 P9 {' u9 u' Q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。
    * M; g- w2 F- @- {) |  n* P+ E. a3 Y+ T' u6 G/ m$ @/ @5 s+ V

    1 Y6 i/ {3 T2 y) m3 U, S
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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
    ! m6 T9 [2 _; w( E$ t% t
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ; W: c, T! j+ a6 i; [1 o( [
    “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。
    & l) I2 d/ R1 |7 o4 W4 ^9 K
    2 @- E$ ^: Y* ^  S) v  V8 E双壳体对艇型有修正调整 ...

    * o: m& G- Y( U* D
    , X* |5 K+ ^) s7 S2 a美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    / g2 k/ [/ i* c
    9 \2 g- S' C0 Y4 u1 ^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。
    0 c7 m  i  Z! K" k- q$ C8 k' @7 x7 ]) U( r
    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。' s* Z# a! E; s; s+ A- l

    - y: n/ V3 {# b7 w3 s: d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？0 g' w8 o" c! s% P( ?+ B
    % I9 E, i4 X9 K4 t5 D8 Q: H& J( G

    + a7 e* w8 {& v0 f3 [$ S1 U
    / Q% F/ f% o" r1 B- O/ s  x& F4 A0 Y6 G, t$ R# Q
    ) F  b1 W" n, m) y2 s& \# o1 I3 C
    6 }. y# w6 o: q
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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？$ X. v  U# V" 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
    - u* Y8 b% k% @1 E
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    . f: E; d7 y' K% y4 p) V  x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？. P8 Z, T7 |; L( q6 L8 a
    ...

    6 `! M2 Z& S# v5 O  i
    % |! b; z9 j, P9 }6 P2 i7 [+ @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! f9 N: O7 ]2 K

    7 G/ I/ z" \* V! g+ i  C, z$ ]- m1 k0 W9 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。2 Y. ]2 b3 j5 Y% g: V

    5 i, c: N- o6 w* @- C7 J  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。- H, L& ^% }$ T1 s- U, S" }

    # g# G  w: d" {- t# L  n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。
    8 ^2 I9 D1 Q! V) t) p8 ?: j% U8 {; o0 n% @' ~, Y& b% Y0 r

    8 o( w" t& ^1 @9 A' D  `3 U
    . {- u! P& Y* W, s- Q& V& u1 Z# C7 i

    / b4 s- s4 D9 g+ I( x; Q
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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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