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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
' S0 K4 |0 Z& P5 ~6 K" K- G; O- E+ v: l: [
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。
1 ]5 r9 D1 c+ g4 ^9 w! ]" V: W5 l" _& S7 V% r, ~( r, O) @
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。
$ O, r5 u( Z- i2 B+ n
# D* _) R# [& K下面发一组照片对比一下：0 C' U* {4 Z+ R6 p
5 P. E5 X* B3 y# p- z- ^
1、        低速航行
& h: ~) H9 j4 E9 h0 U1 P' Z6 S
  U2 b3 p& d* q( ?4 ?2 x$ c: o& s3 k# b' }8 s$ F2 P- d
BATON ROUGE号% q8 @1 g4 p* Y1 a! @9 w, g

) n% K  q7 V6 X, u, n! t- p& t) u4 p4 R* Z# o8 C9 z$ E
V-2级
" e0 }6 w2 ^% g# o6 p* g8 [! [5 C0 r2 z- X& h. G
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。2 u3 m- N7 i0 j9 z4 K- B% V9 S
: S' o) E9 ]) m
下图为苏联V-2级核潜艇。
1 ^4 M  c& T1 f) s+ ^4 z
  t' F2 t) \: X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。) k& J5 Y# i$ A2 I4 u* u/ O# k
: t0 [" V; ]3 q. K  [4 N, P! O
9 v6 {& K& a8 `
2、        中速航行* @! q; O" D6 x! X( t; ~
6 I( Z8 k3 ^  x( E; x  M# ~

' O8 P6 M$ T' O3 x/ S! H7 m弗吉尼亚级2 A1 J- u, y2 J0 K9 {
* u- u) i" x& ^  T5 R% z

! ~% E- m& \6 U' a% _' g+ {; i6 D) xV-3级( q# o( c6 y2 o; e0 h, Z3 _2 ~
: d- U0 ]! X1 M% ~
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。* O( j7 x  w1 L; |

, L2 h9 l  n' 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。! J1 l4 T# h& K3 J! G+ ]7 Z$ ~

4 `7 Z0 @. Z1 X# J0 o1 N& ]. R4 h8 H5 J& j) ~! ~7 g
3、高速航行
+ U0 E. `/ s4 t( ^- d* S
6 _( W" I7 F" \1 r4 F5 j7 Q% A; E9 O; R5 N$ x$ U! O8 R
高速航行的美国洛杉矶级) s* B# B& r! n  w, p

+ W0 D& {6 q4 |. G9 p1 w  a/ u  C  p
P级
+ P' j3 d  m+ p3 F& Q$ C  c1 y9 b* ?" m, k7 e/ e
4 _9 d! L) b* y8 X
C-1级) L+ ^; I7 U" O9 k
  g  d) ?- `' |" x+ d" u7 m7 \
5 J& {/ N/ W! p8 n
V-1级. m# f9 T% U) Z3 M) o8 Y* m
( y4 {4 w. t  y* w& a" X
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。5 D, p9 P2 m. [5 h+ Q

- s( _& ]. p1 h2 H+ L8 g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。
" c8 y; ]  F. L; a
! U" n8 {' o( g9 w" j2 p4
1 a. o# m) T; i$ x: \7 ~: N2 C2 B- `! Q5 k$ A, W+ {
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。
7 S% h( s  _( n0 X/ F/ e  p- J' J, w
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。
+ f; x" Y* @8 L. U6 T2 m
7 x1 b! c$ k+ K. B+ \
* |8 |1 d% t2 b9 j4 u* C/ 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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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
    13 小时前

    • 签到天数: 2690 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。
    & T4 y5 x7 b0 N+ w& r
    & w  N1 Y% m% H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 7 r8 d" o. h+ C9 t2 C- C# ]; K
    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 ...

    - U7 S% a" p1 a2 R. G. |2 F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。
    & v4 ?" r5 l& l" I! {9 a/ E5 W5 ^1 ]  k& U5 k6 h
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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 / @/ f1 D  ]8 \3 @3 s
    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 ...

    8 Z9 v" A- e9 y2 J: P. l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 ) r) f2 g/ J0 Z  K* n1 k; y
    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 ...

    - N0 v  e6 ~/ y0 b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 : u. W" m2 Y) ?0 D' r! B$ E- O$ ~
    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 ...

    * a" Y" ~: T4 ^( b, f- G1 J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。
    ( j% y' f0 \' R- P% e
    7 p% {2 I' F+ O# q, K
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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
    5 {' t% x: V" N' p" t! t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 ...

    & h2 e& `9 l% B" h; P+ e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
    ! Q6 a+ W! f' ~6 S) U) v# O1 K  ?. h/ a
    发几张线图比较一下
    * n6 Z9 u: v5 i. F( C5 h# A6 q/ k  R- M1 C+ d4 @: Y4 a: p/ l
    ; V9 o1 o: r& w8 Z3 |5 \7 P
    洛杉矶级* c8 q4 R. v- Z& m

      q: k4 _0 ~" }; a5 X' K4 p; C  H% s; Y: _" i3 U: I
    弗吉尼亚级
    * |* _0 a  R" Z7 [0 u) Z
    7 ^/ Z4 \) Y+ q0 H& |. e
    5 {) G. n  p3 g1 [5 k) l- S4 S阿库拉级8 }' ^7 _' X9 b7 G- |' i

    ! U- O8 K- y1 m8 A, ]  }: v5 c( V
    $ g# G# k. I7 v9 \0 e+ e" B, f阿尔法级
      R3 z6 c! X/ H" q0 R# k  b/ n8 s6 U% f  Z5 h
    " n1 M0 H# u$ o1 T
    2 P# B1 O9 h; A/ T$ Z, `( K
    亚森级. H; r; X6 R4 t3 i
    ( G: [% G) V; ~/ A$ T

    7 O3 m9 D+ Y0 W5 T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。
    # ^1 t! M5 ~& C: s; }8 @, @6 d  T3 h$ B% C0 L" G8 R$ c
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。  S/ l+ A; f8 T
    1 r/ }, f) D8 r' ^  w( l3 V% r
    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。
    / g% Z: d+ B5 U5 O' R" f$ F6 ^) K+ L3 L2 l

    ( ~( V$ k% s. X0 c4 @3 ?! Q+ _1 a
    + W7 d6 t5 A0 r1 N: m7 _+ q/ S0 Z* ~8 j, R) j- {
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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
    6 D2 F5 d/ a/ x发几张线图比较一下

    % L7 j! W6 h( ^8 {# g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 ^7 i  v+ ?; f0 w4 f+ L5 L
    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？

    4 v( `: J+ W2 v& s$ m) ]: W: c( r4 p& w/ \) s, W
    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。: N' ?1 |) j! a
    6 [2 ?9 v4 f* `( {
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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。
    " X; n6 ?7 f0 Q0 v, B+ ?" J  a  G: B
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。# `' K( s6 R# R
    / Q& [( b! {) U# v9 p
    以上请指正。
    - {; f4 c3 K4 q. U, M7 L1 b6 R6 D  k, }# F% E, p* }+ A
    1 S$ c- G" f8 |7 T, o

    ! P& }% g' x, E  z
    ! s8 e( |) F: t  g6 t7 N+ A0 D& S
    6 E/ ~" R2 H$ C  I5 j
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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
    : E; E/ O9 F9 F/ A- z
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 : J8 d0 ?. j$ y7 r4 x8 _
    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 m# i; d- v" B2 g% R
    * p$ \+ Y8 s; ?+ G! m/ \# W
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    - g# i2 k; K  D9 L; m

    ' L( p+ j7 i0 a8 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。1 S2 w( q$ a: ~4 p: I, R. A+ F4 a
    8 A  Y2 m( p4 {
    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。' S1 ^% z4 N) o8 W- V: N8 w" U  K

    9 T; j( S6 p, T5 O0 A' r% ^( x" ]& D- B3 N; p

    8 z; O; r) v* b# {
    $ ?& r; f# F  V( h  [! K8 |* @* 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。! o! O6 U7 e7 `. I( n2 B! _; G

    0 B; {6 |" B% h) o8 T9 }6 X' a: s% p& D5 ^' ~1 f1 V
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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 # J$ B1 F# ]0 q+ k" H. h
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ( B9 G% q4 n$ _4 U& _2 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。( D$ v. J1 T4 q, E8 r9 p- k' `: x

    ' W6 c; T4 Q0 e* v# U" ]( I' t7 ]! t+ F双壳体对艇型有修正调整 ...
    2 ^( l- z% k8 p! A

    8 U* ?0 [6 b8 v5 \美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。: Q% J: k6 P6 O- `
    5 ^/ I# [: b& g' k: F
    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。$ n7 S9 j! Y- _6 n0 O9 q* l

    5 a8 a! a/ t! I$ B* O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。; }1 v4 k  ]$ O' u
    ) E& }. m. s" J' N. 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？: w: x5 E: z4 c- N7 b8 c3 l
    ' P4 R3 j" K# T

    * B7 e; k% o4 D; q# [' ~3 {( _, q
    9 S  }! Y) \  e! f

    , a' H) R$ E4 r0 a/ Q% @7 ~. }; X, E% q4 I4 ~
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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？8 V* W4 T/ `6 R; D% v7 w# N* T
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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
    2 R8 {- x& D! T+ V% P. R
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 ) p( o# m: M( y& g: Q, m% h- s6 d
    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？
    0 g" D1 S, ~- D ...

    * X6 X5 X2 M* o  C; J$ h3 N$ T7 O4 k! W. u* f
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    4 c7 x4 I. p( a- ~% s
    $ g" }1 r) Q6 W" [4 c2 E1 ^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。! v% I" ~/ }& l- n. ^$ ?, J

    3 p- X+ @' o- ]3 ?4 c% F3 `4 x4 J1 w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。( @. l0 X0 x  g' k- d
    & a% g' q+ q" e; Q$ T  [6 o9 d
    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。
    : O$ g" I* e; B. s' E, w% E3 D+ [9 F1 L3 M7 f. W

    ' S2 p- m% k1 ~) ]
    % H  Y* W" u; ?$ j  s
    * D9 r- b1 ~4 f
    , ?+ p5 P3 M# p: D7 D! @
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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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