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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
3 w8 y5 }/ d& q2 t2 @5 m9 d
* ], Q+ j% V; _# ^% Z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。( `6 m0 o7 I7 x; J4 B8 a
7 y! B% u/ v( R1 b
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。
7 g/ K. }* w  K5 J' P% z: p. A0 a! f
下面发一组照片对比一下：
7 m1 c/ }! F$ g  \& O' \: w
  F1 T( T6 l5 V0 \/ o8 T1、        低速航行
' q4 x0 _( S  H0 }! R! J+ z2 A2 b  S* J

8 v8 D7 Y+ D1 Q# ]* Y. X8 z: VBATON ROUGE号, E  ^( i; K8 u7 ?: B

6 @  H  K( B7 Z9 C/ w2 \* M; |/ \- ]" _9 I) m
V-2级/ b0 E, R7 E3 T* k: m
5 X- k( Y# e; j' t) k
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。
* k3 j' m* B: v7 ?
2 |  q1 D. j. s" I下图为苏联V-2级核潜艇。
, ^5 Y. o, O- |  U  C/ a; K) w* i
. i& v4 U% b4 ~- 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。" D1 V, W8 h. W% z
9 q5 ^! C5 S; h) |0 \. E6 k$ C
, e2 g- ]9 [, M& f& L) {* Z
2、        中速航行  \8 J5 D0 a/ A1 o/ ?& ^2 C+ A

6 b$ ~, e1 P4 I1 {1 e3 i% S& C/ d# |7 `% g4 Z
弗吉尼亚级
" D% z% P1 r$ t9 C) A/ [0 q/ Y& ]& Z, Q" F
6 I6 U, J/ h  z0 ?, w! V# j9 |8 O4 |# R, H
V-3级* D' z2 E0 T0 Z6 x

6 ]: ]; q. [; Y/ |- [上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。$ l7 q8 I& F6 C' t1 `8 Y
$ L* U7 m% e3 T5 c4 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。
4 x) v  m5 [* q. E/ `9 a0 i! U5 {& V1 q6 y9 A* M% P2 i: ~, a

+ I( R2 R; d7 ~7 |% @& C" b3、高速航行
* j! U) e* M5 E  |% n
. ~$ J' i, p2 p- L: s" K% |' m% L  G
高速航行的美国洛杉矶级8 q) f9 ?* Q7 P! T, H
  X+ k0 U; o2 w+ u

2 Y. q  o- {( ^; uP级/ l+ Q- v4 J. Q( P
$ t8 j3 g- O! k- A0 H7 J

+ D8 s* v& s, o% a4 k6 T2 XC-1级. _9 J5 T2 O- J  z8 j

3 n9 v7 o* o' T: d0 Y) y/ D8 f1 p  y0 R. i
V-1级
3 b$ J1 e* e# j) S0 M, {4 _0 C
5 V3 D, Y, ?) e, |; x* W" x( Q+ s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。: J8 i/ i, e% q4 p. c; q
, l- c% l8 B3 X" n4 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。6 m# w2 r8 l: v  \8 _; p! }
4 |0 P& N1 V6 f5 G7 w  Y9 L
4  V, j. b$ Y& n  a" t

/ O( }3 _2 i# p' q) m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。# O) S( b& U/ k% }$ _' K

4 s+ Z& {, x6 d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。
( n; x" k0 p3 V9 H) ^1 L  J* ], e; V$ |

6 |/ D, n4 [: v0 a

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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
    1 小时前

    • 签到天数: 2677 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。
    - D- e6 U: r8 s/ z- s2 V# t1 N# b
    ) ?6 x( c( j5 N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
    9 w/ Z; y6 \8 [2 V# |$ g; }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 ...
    + M. n0 z7 _: O' v7 W4 c( p: G2 L3 X
    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。% ?, b5 I; C- L9 J8 G

    4 e# D& W2 \0 m' v! N
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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
    8 V' L; T9 g! T9 q- 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 ...

    % }, h8 u4 E4 T9 U: I& g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 4 `: E* B* y) K" G
    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 ...
    : ^6 p9 q6 D9 X5 N; S8 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
    5 E/ j7 i4 Y# H  _8 E& i- [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 ...
      W9 f+ B( S6 m9 d
    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。$ C5 ~6 v3 m# n5 @# q7 h
      J* Y  ]8 D5 b# d) m( m
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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 ' b7 p! v7 f4 |8 @  \8 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 ...

    ( p8 x. k& l' z2 i- 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
    1 B/ s* Q# d7 d6 y
    . {5 ]* H! Z2 E( D* o/ J发几张线图比较一下0 T3 O# d6 g6 e' x+ I/ {, v

      g" i0 |; T; x6 d2 C
    ' U; K* P$ I4 z洛杉矶级; F3 S% p$ _- u; b+ i, C$ X4 _
    3 L* `5 k1 u7 }: y% d& g0 @

    * S7 g1 K4 S7 B8 \3 [/ M# u弗吉尼亚级( z$ F# J& t. x9 r0 s, C+ M0 C
    ' y- ]/ u3 A" Q% D* \

    " ~% i, w% s' }" {阿库拉级3 j8 F7 |2 E9 |  R" A2 }

    : O! p) U9 m% E
    ; I7 L4 ]5 `1 \' s0 ?6 y! C9 O阿尔法级
    * T- g0 U5 {& X# Z4 h/ v/ k( }! w0 P1 }' M: t, T/ P

    ! J* l0 q# w- h7 R0 J% b% E
    , M% J" \. ^/ F2 J亚森级7 E# K* S1 O" _0 A, }/ h
    3 u% a- g- h# L; g) R

    & Z! R" ^, K' e- b3 L0 |: h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。: V. p. ]. Z4 g7 F5 ^5 Q" K: z& `

    ' `4 V/ T) T& r个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。9 Q$ C  O' a8 H4 a1 P' n

    2 h; ]' p1 K6 k5 ]( u, B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。! O- k( R+ c* I
    # @2 g( c% \7 F
    % v2 H+ ?, o+ S' P: R+ I1 F
    1 Q& j6 s  p  z  _
    $ ?, t4 m; _. ?& c3 x" 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 / ?7 ~) b8 p, R( P: j' K: @
    发几张线图比较一下

    , f/ ?; Q; e9 t1 v* i$ j4 O. j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 0 f8 i& E" {  C8 f- W
    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？
    ' O5 J3 \2 h' M5 X# i" e
    " l* r2 Y1 x8 P5 \
    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。( _9 ^/ h, t& w

    3 `; O5 k6 y2 x( E
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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。
    ) P' z/ K: J$ D- ?3 F0 g, j  R5 ~+ V/ ?0 q! S
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    2 z! m3 t5 {, F) U' m  T  t" c' `3 E( [" h  S2 O4 M
    以上请指正。5 [+ P* G$ z+ j  [! P5 ^8 {* E3 a6 {$ r& n
    7 H6 d" m; {& o0 r& }
    ! v9 R2 F' W9 E1 G! g
    ! g3 Z' c2 D8 D, j, P" C
    7 ^2 W; h8 b2 [' {) g/ A8 W9 [

    ) @' H+ l- {. e! |
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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
    " C! R& d' ~7 A- x  U7 ?
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 : n- X! P) e( A9 s6 M
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    ' [0 m9 p) K9 @1 L+ u
    & C1 h! V' |0 [( f$ h1 A+ @: \$ t' d苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    1 v" I. |* N, E) W9 I
    1 q, t: m; u0 K* w' g# e“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。
      t  Y! @9 k$ l# P# s, @. b3 L9 M- ~( d! P3 u4 G9 R# M! _6 V
    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 W, U% S, W# A7 i  z
    8 \4 a8 M* Q9 x5 e% l$ k
    9 S6 M8 l) G2 ~, k1 Z+ ?

    % b! H' O: \9 ?4 ^& o- h$ E0 @1 E) ~5 h1 D
    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。0 v$ s5 Y- P* p6 q9 ?

    & T9 X8 F4 `, O8 v8 `7 Z4 |8 v/ e8 S/ e) ~& h3 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
    4 R; `+ P& J; B# X+ Q
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 # L0 g* ~  x3 k5 N- R# z" m
    “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。
    # H4 ?/ o! a! ^2 y! b
    ! [. }0 Q% Z3 e4 U8 z双壳体对艇型有修正调整 ...
    3 D# q6 [5 \2 b/ `9 y

    7 [* s7 R2 R" j8 G# ~美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。# T7 ?) r& Q5 O
    0 L6 F! G7 n6 [/ O6 c+ k' q% 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。# O9 t! ?. S- Q% I
    / k& X% z, V% V' h  R6 R) Q
    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。. i- F' D; `4 E

    . h$ g; x- p6 W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？
    . V2 F( |" H6 @2 \: C& {- S0 J; C1 e! R

    " \7 I1 i. }+ r5 S1 o4 Z
    5 v  R& u- h& F) }* I; ~. V% b1 R( j$ `, \+ v

    9 K3 J& N0 M+ ]4 T4 [
    3 y- I+ @4 [7 V' _; T$ V/ c5 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？" w+ r: i: U( ?% j. \# K3 S
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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
    6 A& M9 n" D. f1 y% _
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    + L3 O+ f$ }9 i' T7 z! y# y3 w+ I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？
    8 y7 E1 n3 r5 p4 c  r, W: s+ E" B2 r& b ...

    9 L# ]0 x& F, E; C% d9 Q2 M: [2 o5 h
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。/ }" M/ v, q/ O/ X% N* k  W

    + w* `  C$ `+ X7 N# m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。1 u. B, ~; s3 h5 x

    % E+ F0 `, z, b" B* K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 f6 A, _& w4 q* s- p+ M6 D' W7 I
    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。
    ! ?$ A, K$ N& B# |
    ' t; j% V  X- U! G  x/ X; t' m
    - u! {( D8 Y2 l2 j6 s( Y5 w9 E/ \- u2 ^, ]3 n7 N# [5 z  {9 c

    1 p. m9 g; k7 V9 v! w6 ~3 K, o7 g5 F3 E
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
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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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