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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
0 T6 z( y/ y* T: Q4 n& ~  }: W9 D- H; S5 e% V! b+ i# W, f/ _
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。. H: i# |- u5 G  Q
: o; E" E6 [3 h/ }! `+ G
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 \" d. V$ K; x) G/ v5 B& H7 q; w/ M3 R4 I- B4 A% z* ]
下面发一组照片对比一下：* d; H/ M3 x" M7 `! ^, h8 ~

) V! U* r$ ?! @/ m% E' T, n1、        低速航行
: z+ f* |2 D# p3 F- j- e4 @( ?3 M3 X2 f3 ]% X$ z  E- Q

' v; ^% q( ?3 GBATON ROUGE号% L' c( t3 i3 J' S

- O$ }, p/ ]; F+ V; Y$ u
0 z4 Y3 a% ?! I1 TV-2级. k; M5 w0 g( a0 }! K8 L0 y

0 f  Q  S$ o$ A( B. e2 ?. P$ b: D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。
- l5 Y2 y  i5 u' O0 O) n0 l6 E( A* v3 }/ T& x$ Z  x
下图为苏联V-2级核潜艇。
# Q/ l1 P5 G3 |; S0 Z) W& Y; y. H6 ^8 H. q8 D5 z" A5 N
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。
( c% e% _2 J% r; v- {2 g8 ~- Z+ @: x# N* o# Y& w" d- [( v
, l$ a  p2 j, X: E
2、        中速航行
4 E# V# D! t, S6 N( m. [6 A8 V7 t0 Q5 a  n

: k+ W% c' M- }5 I9 t4 {% F; f, P' A* q弗吉尼亚级4 R: ]' d% f3 V! [2 c" j0 x
" q' ~* {$ D- _
  ]. _9 D8 Y% W6 e
V-3级4 z# @7 x' I% H, E
' Q1 \# g9 x$ P7 O& J, f1 C  |
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
) s" F' Z) _$ ~& D  \) Q; _& J4 X6 |- H  q$ X
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。
$ T& w+ Z6 {2 Z
, a( m8 N6 G' l9 l0 J$ D6 A6 R8 p% P( J! t; `/ Y. `- s" f3 N
3、高速航行
2 z' v% Y+ V  q  }- _6 O" e* e8 g) N/ k4 c$ ^

* i5 e$ C5 H6 x2 g高速航行的美国洛杉矶级5 i8 g: G9 p, o3 k. u8 e
4 Q5 H3 n& u9 n' Q. o% |

) s( T) A4 u& H" xP级3 F- o  ]" U9 ^) F0 }4 k1 ^
& H  g1 t- Z& L: y2 K

" c3 a3 q) Q" Y5 R& S* i1 qC-1级
2 z7 s1 s# O+ P+ E. x# x+ s* t/ q9 `& c% E1 V2 Z8 M

3 O* [6 w; x0 R0 z) yV-1级/ ]1 n. ^, G, p$ P3 K' a$ B
8 o# a. [# t" \
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。" N' K3 \5 T2 x; \. \
( n5 o7 k% e' O1 W9 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。7 H" Q( D; }0 x, Q9 F9 Y" z, |' ]

' d" g$ J( ]2 q4
  w1 e1 X. p3 B& r' s0 C# `3 s+ ]7 J$ ?. u
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。
# p+ u9 C8 M1 j+ _! Q# o
: s: k# w& P* O6 ]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。( p' n% _2 x! k0 g
/ B# Y5 U4 j: Y: ~; d9 u2 H

" x$ a9 L) d" m9 k& V

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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: 2727 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。6 q1 t2 H# |% S
    # B2 F: D* R7 M( v: J* y
    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
    5 ]3 r+ ^" ^2 I3 W& E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 ...
    : Q/ C3 z$ K$ X7 g8 z8 ^; }  [
    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。; Z$ w/ V8 h) @
    + Z! s2 w" T% p% E$ r
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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
    6 J  |' r" B, [# q, Q' I6 L4 ]! 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 ...

    9 a2 C* C; T4 F  B/ [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 & ]1 T3 e, P1 l, E
    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 ...
    , v. w' T2 x7 ?9 U9 e
    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 6 d  u+ ^4 C/ I% W+ b$ t4 n& _- ~
    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 ...
    " u$ Y8 @! r1 T- Y9 \# O
    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。; y9 a8 r: P/ T! F! [' F
    & U+ ~2 M+ m! G* _) m1 s
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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 1 \. z/ W  q# j' V9 _
    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 ...
    ; D, e4 W) g( v& P* S5 {( [
    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 - M/ T% K, d# L- x" x% f3 A# q

    ' \- x+ j, C7 e" g9 b6 r1 O+ U/ U发几张线图比较一下
    ' O4 s# _4 a- l8 D0 \& B2 `9 H7 _0 S$ ]( a0 d; x
    1 l! l, _7 @/ L; G' ]  c
    洛杉矶级
    , h! o/ O9 b# @" K2 n, ^9 P- z' |: d( h* |9 f2 @4 P

    8 U# N: w6 s; z2 a: q* v弗吉尼亚级
    3 h) ^8 Y. w) I! c1 E4 [* r9 u4 _6 m* [

    " L& x1 y* K, k3 b( w6 Z# ]" n' r阿库拉级, n5 Z: u0 y8 o1 }% _6 h( Z
    . k* [, Y- T3 b; X, u( C
    , H2 W) `% y1 K0 q
    阿尔法级% k. `' ~5 Z$ c, [) `
    # X3 j; B* h) F8 H1 P- q

    + d$ s! A" n$ q9 K" t' ^3 v5 O" J! \/ m  [# L, B
    亚森级3 b% v. V: P+ b) K9 i" ^

    + \) t3 H* @0 m- X8 Q' {7 t: h0 S# d) ?4 x: _& ]
    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。2 z. o$ P: e* L( K; z
    & U* J8 c' i# T: a4 F1 x  R
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    8 D5 r. G8 o, Q! E8 I
    ( F2 j& j1 A, l1 Q' x( y6 v' X/ F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。- H3 s# w/ O6 y% O% s
    # ^! Z& m# H# J+ N: y- S
    . Z& y2 b0 Q+ _) s* c# E
    & X$ H) |7 C4 v( J0 \
    4 C0 l/ U" \; w4 F! D, }1 p; O
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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
    1 _2 k3 ]+ ]! R0 C# w1 R, Y! b7 J% z发几张线图比较一下

    3 i( g/ Z0 r: r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 3 L: q6 D; \. m& D; T" q1 h, O8 F
    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？

    ' u- P& `- M, @1 k
    # r7 l! V7 b7 D  K8 T% L3 H; q* z0 D2 o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。
    / @* a/ z, ]8 \0 c, O
    3 q$ o4 e' W1 s9 I9 ^0 _  b, w
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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 ^  P) r6 v; v) F
    % a: V, @, P. W5 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。
    2 H4 p3 n% K1 i5 b0 F: ^1 d5 M3 O) X# g
    以上请指正。
    3 E2 n+ v4 r! K! s2 Y8 c( M3 q" F; {
    ; m! N4 q; i2 ]2 t1 v( W, @
    4 r& d/ `% t( g1 D6 o* X
    ( V/ y$ |2 I0 Y! V' |1 J

    & Y: F: {: q( D# B) g
    回复 支持 反对

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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 $ I, i: R4 g. B( H$ ?, j7 p' j1 e
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    ' B+ }- M; s# y3 j7 I! d3 @; W9 N) z美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
      x, z. v: R0 T) y
    : c0 n7 m% a# E9 Z0 j苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    # y7 g- M$ ^" d5 h# ~1 O" G3 A$ i( `. O, B, {
    “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。
    / ^: _2 @, _) Y3 c: F8 X4 q3 Y4 J! D9 `# c  d1 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。
    ! z0 u4 u4 p& f- Z6 G( v$ @& y7 `9 s; u. I

    : S% ]) k: j& }4 A0 ]5 U
    : F: @: I# T0 Y" ?+ o( U
    , Z1 r+ m! 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。
    ( {, l% g( {- P7 G
    " C' Z8 }/ }8 j$ H8 }1 w: u! A7 m- `  y* @8 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
    : E9 y& D+ D5 Q+ Q: t
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    , j' d/ w. u# t3 k  y“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。
    ! b' k% P/ t& p: j% O: v0 O/ f0 h
    1 g# r7 m+ d" F+ O* o双壳体对艇型有修正调整 ...
    " x+ ~. z: X/ K; g4 \
    : J" `0 c& o% c: N3 B
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。1 U# V# R: ~: {) d, ?( ?
    6 G7 H" c5 [) |3 G% \: i1 r0 q% r
    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。
    ( B: k# ~+ e/ W: J3 i1 Z9 C( r8 _6 `0 M# j
    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。' C! W9 Z8 e9 x( U2 h

    . ?) V5 N- _+ O  u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？4 c2 |; {+ |" e! \
    ' x' ]9 b! l  j. g+ S6 ]
    - m8 c9 y% v" n. u

    4 C2 I+ ]9 v9 Q7 J+ A6 r/ l( {" }. ~# B. w

    , t* t1 p" R7 @% U9 P; P9 {
    ! N+ I/ C( Y# K
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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？
      |3 o$ Y* u: Z- p3 j% 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 ! y! w# ^) F; [3 `1 V
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    6 J; z6 ^( w3 Z6 g& p4 ]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？
      ?+ f: }/ a0 [2 \* E+ { ...
    , `. v$ }* K% k* M; L8 p
    . c/ V3 p! r) k! j8 {
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
      Q% n( Y. o0 }1 H5 g- W) a( |7 G+ ^- k
    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。
    % \$ K. b6 M2 R4 m" X8 k; v* n$ r) W! O5 B4 U2 p5 `
    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。
    , m, {% [! i5 d" d$ A3 T
    0 O# k, ~5 M- p9 x6 M# f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。( I4 H2 M2 H0 R/ }8 `

    % B: H) Q9 J- `8 V$ B3 s' f8 g
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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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