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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 7 L- c# k8 w8 A! K* n# \
% @' f% |* }9 Z, }" e
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。" ~- ]9 n. B3 I  h

! b" v' c- Q7 T1 d9 o- h* B* S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。
& a+ _4 J' i: J$ [) l) p; i% P
' i8 V" J; S; ?下面发一组照片对比一下：3 ]7 X2 T6 _) U2 R

2 u! i& H: \2 N0 ?# u1、        低速航行
! s6 M1 C0 x4 I3 O/ _3 _0 X8 G5 u3 E' Q! U1 h

% s  ]8 n$ N6 C  T. ZBATON ROUGE号
( q/ B+ K! b! X& l- R/ l$ ]7 i- X- o8 B* Q: |! ^, C& ^7 s

4 `# D* a7 H) n2 P. l# qV-2级0 c, W/ h5 z( k4 t1 p$ u
# y7 m" V6 Q, [: q5 z  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。
: r: X4 W! ~) L) K1 T5 b( ~1 D9 E1 q, T5 K
下图为苏联V-2级核潜艇。
7 j+ A0 g  R4 u, G5 K1 u2 M4 b) t& N' w, @" d# N0 T5 N9 G9 D0 D8 ]- ^
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。
- E% Y! R$ I4 `8 `3 g/ A9 x4 S: U1 H+ K, P

8 B7 Q+ B; s; W0 V+ M2、        中速航行
2 z2 E/ O  D7 m* _' h" s# g! s! n) n, M  X  q" i

1 a9 d4 _) I: p) y) v* U弗吉尼亚级4 H. j. O. O$ ]7 o

, `9 ~9 `5 g" e0 e. d, w& H, [7 ~( X5 z' d7 t! z( u9 a
V-3级
' }! m: m" D2 e: A6 A# j, u! P% i
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
" \  o, u3 J2 ]
3 D0 w4 e2 G0 w) W* P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。  s; x6 I: ?4 d1 ]
# j/ \& t" A3 Z1 N0 P

6 |: _5 @( n* v3、高速航行" U. V; t, Z7 S# w9 Q' |

$ G  O9 E& c. d  g
  C9 D2 R, o1 @5 r% _4 u- [高速航行的美国洛杉矶级/ K& ?( D& U: \6 C) t: P- k; l7 u

# s$ X8 J! r! q* W! m) U& W; P) B) p+ L9 u: T
P级
0 g& w  J5 ?+ x( G2 p' f
1 M& k$ V6 j$ r+ t: [4 u1 L- O$ L, h8 n
C-1级( t2 }; ^  k  H0 `/ M3 e, J
3 Y2 I  @# U6 _7 r% n5 `5 U

8 H+ m% Z6 N3 w9 AV-1级: D" K7 |% m( r. Q

- }' C. O9 I& U- H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。
6 U& E( H# S# j
( ]6 {9 w; x. G- Y& b5 t1 a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。' q  i) r  ^* H( ^
8 x2 f( T, T4 E' u) {
4
* v+ e3 R# Y6 [( K' d, w- m4 d6 W$ \, w# y) y: I* G: u( A5 r
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。
3 G) M) v6 ?2 h" v9 ^$ |6 c8 g! D! s2 s9 a  B7 x
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。
' T! t$ `) S$ I  A% q2 C( m
; r7 W' F' x4 h; M  I4 _3 V* T* ]# e1 a  b

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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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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
    前天 09:10

    • 签到天数: 2632 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 s6 e. T; d+ J3 M$ ?
    9 k5 K/ P! V& P8 v9 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
    5 y' O% c) A: _. ~: S: s  Y% m2 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 ...

    : z# x- L5 ^6 i8 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。) v! P: R: ?- J# B. i- ?: P
    3 H/ L: V: I: X7 _' V6 a) G
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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 , Z. E4 S/ v! {0 C* y
    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 ...

    $ ~+ M. r5 q3 B" W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 1 Z! @+ r, s* {; d
    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 ...
    0 c% c3 B( P! `+ 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 , d  P' _( i! m0 D
    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 ...

      C+ v  b7 P( Y  F4 ]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。
    - d3 Y4 J5 V$ j- K) e
    * c7 i# r- j  ]* 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 ; i6 }2 P! n8 Q$ Y) h6 O: {8 t3 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 ...

    , E3 M0 e" q$ l0 z+ ^  }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 ; Y7 O' G1 M* B# ~. |

    " C; W' }$ B8 P0 u, b发几张线图比较一下
    - p3 D( t" x: w. V6 P5 v8 d$ `  T
    3 Y! l" R; _# b3 c
    $ S' r+ ?: k2 U9 O, M洛杉矶级, Z2 X) H; |6 f8 }

    3 a, ~5 T" D8 }1 }9 F/ {
    ) F* z9 t+ Q4 q. ]弗吉尼亚级
    ( m% W- C) X, O8 ]+ u, U9 y1 \: f3 Y5 ]9 _8 B5 y* C/ Z- N; B  G: n" F

    $ |2 T/ s- V9 F' ^4 f/ ^阿库拉级0 [$ g3 p$ b/ s! D" g* y& {
    2 c  n8 s9 Y7 ^* J# y+ q
    " ]1 \# _- C" s/ I3 b- i. ^$ N
    阿尔法级
    - ^! e) G, q0 k3 G* c! B, ]( g
    5 H7 F5 X* f5 J! j- d' X% H8 m& q0 Q( i8 A" ?# y2 F# E3 |7 t

    1 B4 q2 v+ D) a. j# [. R$ t亚森级1 M4 @) D) l8 E2 o

    6 w( x! R# A' F. m0 _+ s7 {
    " s5 P: `6 D3 R$ E% n- t+ P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。
    4 ^1 a+ P; ]( Z5 j' B5 }  i! ~' y& l* r; c  V
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。, m. x$ r2 V$ ^6 B4 ]( U' I

    2 h# j3 q8 V! V- c$ b' a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。
    + {% `, M5 \( A* _5 h
    & m* \% F) H: i8 d3 P* Y2 J5 E4 D+ i8 v- h* z: n9 I

    : i' b, C$ a3 u9 Z1 \5 {0 i% S6 k+ }9 a
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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
    ; h( d5 A& m- }: g9 P0 \' k发几张线图比较一下

    , J1 T, p6 Q0 n8 a2 C5 V/ t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 a/ H4 U+ I+ u7 U5 H6 c
    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？
    + S7 \, m! Y" I( x" J1 [
    * q  b# o+ T! r* [5 o$ p
    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。: |6 I* o7 X& J# S- d

    + i+ t" v7 A# b- E  D4 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。* E( F5 y6 A* m& ]

    6 {' q, y, z( D% Y苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
      U0 d4 e) t4 y  E# T3 f
    3 J! _, E5 I/ r, C1 I& C& g3 k! O以上请指正。4 M/ D. |$ e! R/ ?- W
    " P# U4 U3 A1 S6 u3 Y, ^* I

    ) y) k* O6 N1 O( M9 W7 ]7 {0 k2 Q8 y) [) N7 {9 ^8 l

    6 l2 N, }9 V6 `% m
    4 z- O. J$ ?5 w% Q( K9 m: i9 Q. H
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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
    8 k; J* v& D- h* P) l5 Q+ M7 s/ k
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 4 o6 M( I1 h; D$ l
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    . K/ f( S& ?; b3 e* q% y' |4 z. k8 e% {* Y
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
      O+ ?2 y* H% D5 W
    ( _: ^% P+ a, Q1 [0 G# v1 Z) s3 p) Z
    “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。  c/ g( u# E4 X% K4 ^" D& p

    1 X, k+ I  i) Q/ 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。  g4 B) @7 O& U# w9 K3 O* _/ |

    ' G, A& v6 A) |+ P% T& H% _* c( T) W* T  a7 L$ q* o% M. {0 I

    ) R8 M& _1 C1 f7 X1 g3 q$ p7 G0 }* ^/ E" G: g
    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 _6 B6 f( c) u- S1 z% e, q( {5 r0 |6 ?) g  t# W

    8 k5 E; A  P: R* L; g* e# B& Y6 ?9 d
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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
    8 G4 z! [5 \' R0 r7 h7 @& }( X5 |
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 5 {9 P9 j, f2 H, C7 ~' t
    “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。/ X& z" H: r: Q# w- B
    3 v. s5 F- K" V( D4 Q
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    ) J6 }* @3 Q) G
    * K6 E7 _/ s4 y, j" a  Q4 V  Y& B
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。' q2 S: `! s9 i& D

    9 g* m# T) R) Q3 q# y, L/ B; B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。" I& ]) I9 Z" A7 _  s
    3 s% {$ S* t. ^2 k
    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。8 {( j& D$ V+ g. }( P2 U" L

    ' B% p- n2 H0 m4 h0 G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？
    ! o: i8 }; ]5 y* T! W  P4 [" w! e4 V/ d9 j

    ; e8 V9 M4 M, @5 |0 z  w  G% U! F9 `% @  t
    % g1 K, A' }) P4 N& f: f: b
    4 c6 ]+ U) c# G4 B9 D8 U

      B( r% b" F3 w# F
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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？% M3 r) T& g* _
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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 4 F% V, K6 V# a+ k6 J
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    # @6 |- g1 \  l3 ~5 ~2 @1 \: e6 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？+ c' h  j8 R5 k, P8 Z
    ...

    4 d6 q" |5 {8 r" }) N2 R8 J2 D4 U' K2 E& ^
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    & p- {: |, |+ ~
    : C( T/ L" d3 b4 j: {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。
    % o' n/ v: `5 V' H1 S( b' M3 _0 {; G! {5 k& t( U
    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。
    " j% A( @, R" ?" Q+ l* t' n4 K6 e! m% p
    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。# h2 m( C' S9 b8 @+ W
      L1 @4 j8 S- j9 [5 d: E! V( k

    2 Q6 _; L1 }$ a7 {% o8 e3 a$ _6 v! ?! M7 `( o% ~- w' E! b

    " b* Y+ A* G) ~+ V; A' C, Z& Z, I/ x4 `  u6 z
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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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