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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
, D3 o1 I% _! m/ H0 S) D' r7 Z% r; C7 h! 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。) _5 w7 W; D% t5 ~+ H3 J5 d  y

1 M8 X: R% G( J% J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。) h) \9 L" w( w5 u& o

6 \" z( o& ]$ p, u( D  G+ T' ^1 C下面发一组照片对比一下：
9 K& \; F+ g  e6 H4 v
6 N4 o/ y* d- t1、        低速航行) `6 z6 h! M6 b% S; t" L9 q
/ X3 c& F* w0 _6 k

9 {* q5 d3 ^4 Q: @BATON ROUGE号' R. Q: c. I! j5 c: J2 B. t# y

, v( C7 @" N' z4 |3 T: I/ c9 T/ \$ Q7 i
V-2级
, L: c- O, }5 {. R: m' {
4 x. M* g2 C3 f& y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 t- X, Z+ J, T& i$ O  ~! A$ `
) N7 y7 S4 N0 F: f4 b: K) Q
下图为苏联V-2级核潜艇。, p6 Q4 }7 H* L9 E- ~
8 @) X# m  y& {( j( n3 D3 t
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。( u( K2 Z, R# n8 I: Z1 C7 Y

( Y6 `% f" p: T3 K
0 B4 ^" {" ]0 @: a1 S8 Q8 `5 L/ k% Z2、        中速航行
: [' h+ H' \1 X  U! E) `+ p" Q+ g# V, f+ a" [# d
1 I9 a$ h+ e4 ]5 ^
弗吉尼亚级. w$ U- V/ b8 h* d- l
( |5 F8 ?! l! u( a- S$ @
4 u4 h8 o9 f/ b
V-3级% V$ t3 E7 }" X) K1 R7 o+ h0 `
0 k% Y: L# d+ ]# h8 V6 @2 U2 }
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
9 C5 o: A  H4 \- Z! Y
& a, K7 @; |; W0 ~1 I7 s: m1 F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。  f/ f4 L; e! V% J3 a: t0 e
4 F  }1 f2 y+ W

: O3 Q& E: p5 M! h  x5 \3、高速航行
: ^% ^$ V) c; U0 M5 F, X8 ]0 ]
- L$ n- D# y) y( |
1 N/ O4 V  n: [( R高速航行的美国洛杉矶级& k' ]# M5 }- t* ^
- m. C+ F/ x! I. W

% w2 n/ J8 K( _0 C" m  ?) a3 O- uP级* w# u  n4 ?' v( D* m+ i- s1 E

0 ~) K7 o" G) o
8 |+ y6 Y' j- u( P- [3 wC-1级
" W" y( T$ Z, I
7 q5 s  H: E* O, f* ]9 ?3 N  W# e' |' q& r
V-1级; V/ n/ n- Z0 l7 J4 b8 V
! H5 U1 y# s# g, e" w8 {" U' j
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。
* B. h, Q- i6 F) G! `$ L0 z8 w' j' S* F9 m$ Y: x) p: b/ W
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。) G. E) z# P+ W: I3 m9 `# H6 }

* b/ h  k+ _8 b; l7 ~4
3 H! q% v0 c! U0 Y1 K! [4 ^
7 f* R5 h9 W7 Z: a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。2 `, \  q0 G: s4 y  i3 a. J# i
9 z/ ?: U& R6 o1 k, L; M
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。
0 V5 C3 A  A5 Y% V9 R  j! L% N' r- v+ N7 d/ \2 @, ^5 W/ f

6 H8 B# S3 i+ j  H0 S

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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
燕庐敕 + 4
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
    5 小时前

    • 签到天数: 2663 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。3 D; S1 z0 h. i% l
    9 x0 g- k- U& n1 C) U& a' j
    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 ! S( n* Y' B5 k; d- y, r0 F
    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 ...

    9 U  a3 m; k" H3 P2 H+ b1 o, m3 q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。3 l! G; @! J1 |2 g" x1 o- Y2 e

    ( Z! y8 R5 a5 E8 R" v
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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   x5 Y1 u0 Y* h+ k  A
    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 ...

    - s& x3 o( `/ b% z- p3 [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 Q- i% _3 H. @7 }& ~+ _
    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 ...
    & b$ Q: O- _6 }
    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
    - ~% V* O# R2 Q  k+ ?& ~2 i  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 ...

    0 _5 ]' m( H1 N$ R/ ^( T' w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。, B4 B" A+ D2 }. X- J. m" l

    2 V# E& |/ e# R; h$ R
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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 7 R4 p- O* p  Z/ j# X0 f* B: Q
    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 ...
      e" u# o9 {3 h2 z5 o
    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 " S1 |2 X! ^/ g% s! f/ G- r( V7 W
    ! a$ R0 G+ ^2 w2 {
    发几张线图比较一下8 `/ j$ k/ X  F) h0 F, c1 Q( ^4 D

    3 A5 L+ k: H$ N5 {5 Z0 B- h. w/ W- F3 a: [4 ]/ p5 {
    洛杉矶级  M; _/ Y  ]: t: {

    2 G& u3 k0 {4 G) z" Z. ]
    5 O7 }! @* x$ k$ a* F2 _. c6 X6 M弗吉尼亚级8 F) n7 w% X) h$ J$ i* Q9 P

    3 T7 d! ~+ G+ U" R$ r% ~! _4 {) b$ m# a; K3 ?2 u9 x
    阿库拉级7 Z& Y) e* _/ ^1 Q/ ^1 u
    . ~3 b1 F1 b# `

    # ?, E/ C, m" u9 b: s2 W  B, C0 R- D阿尔法级
    $ i; ^$ d( Q1 L- `. _! I2 L3 s9 X0 {! x8 A" ~( b: i+ V+ ^2 _

      y) b7 D4 c' S2 g6 c) b+ M1 L
    3 ^( o0 w5 {$ [! U5 w亚森级
    ! I% t: u; e# [* q/ b1 s1 |5 P0 {* o. i3 J

    # J7 k+ w8 p% X6 C' l9 H) g  w" D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。
    ' {. P, |2 J; I( s
    ; C: y0 G) f  j" P  t: [: N个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    * x. R# i* ~/ Y4 V: n0 X/ J1 v, y7 d$ I* P  H: Z- W
    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。  y1 ~1 h3 p; v" k% ^" H4 n+ u' M

    . E" V. F: h1 `* v( Y6 |2 x7 X3 ]! J& o  R6 o& A* W

    5 d0 J8 m1 c9 I# z; U& p
    % k( M' w& M2 ?9 f% K
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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 & H3 r) h! k$ ]' i
    发几张线图比较一下

    . `1 D: k( s: ^! Q2 Q' Q9 M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 ! V6 M5 F" I* k6 D
    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？

    - ^* R, m( X/ Q6 M6 G0 Y+ ]# x7 a' q* p& a% G5 I0 f3 U$ |& H
    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 [  |6 D/ ]

    ( W) [0 ]0 N; J# p
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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。) H/ g9 W0 s& E2 D. G

    $ c5 l3 z0 v% m  U) K* G, e9 v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 ^, L- q: ]7 J" X, {) I; O

    ! D, b( K) ~: P, }4 [以上请指正。( F* ]  p5 r) E9 I9 e& K* h

    ; v, \4 z  i2 s' S/ b2 @0 K1 c
    9 P8 B6 y; q3 {! c
    : e% I& q( v" \9 F5 S% P

    ! }0 t4 K( r" K% r' M
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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 3 P9 m1 C# ^) c( y4 e( e! ?0 K, [
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    9 {# g  d- T% H: A$ I, G美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    4 P/ R# x5 J* m0 \7 {* N6 _0 o4 T& W+ v% f( R7 b4 x
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    5 R, h$ d5 F4 q2 [( X

    6 L8 V2 |4 K6 ^  m6 z$ P# R( q“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: n' P# q2 |( W/ k' q4 {
    9 _! P) E6 M% G. B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。/ d* ]$ o) @9 t+ m# J- G$ f2 s
    " ]3 x9 p# u# h- a7 X5 [

    6 _8 |) n( q1 A
    + W+ i: @( I1 g, N6 D' t! Z6 k5 c; E9 O
    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。" O1 D) c2 k: y3 B
    7 N3 ^5 G( C+ e
    ( C: U8 k+ j+ A2 v4 w
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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
    3 v: {# Z: ^+ X* ^  g4 k5 N
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    : L4 u' w" K. G8 j" 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。% E  p5 N8 z, J5 Y' l; M  X6 X5 e

    ( {) D; i, f9 b双壳体对艇型有修正调整 ...

    6 r# ]8 _: O' o6 `" N9 _  R% Y' {$ H1 k
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    0 I: I% o3 ?2 B, I
    + ~- [; |* x' [7 t: u! T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 J7 B; {" I4 U3 E
    , ^8 O( }0 {: M. J$ F) C' D
    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。- ?3 P6 t9 H1 s% z2 o* w
    . Y5 W* }3 u6 P% A$ C
    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？
    2 }' V6 _8 E9 w/ [
    * P- T8 O1 y- C4 H/ \* t+ x& v1 u) z  a: ^
    0 P; Q+ m( m5 d! O- H

    . g* P  g- r) R7 i+ n5 `8 U/ O
    4 N* q6 H: _5 Q3 J3 Q, w0 i* I9 B; y2 |% W) X
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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？+ r: ]/ c7 L6 l
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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
    # x! Q7 w1 W4 c6 W
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 8 H8 v; b% V" S* G
    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？
    ; M, z9 j9 l6 g ...
    ( I" R7 u) W# G4 u
    # b4 h' Y! v- ]. a; s
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。: n$ d8 U& ~$ c: R

    : s& Z7 Z* N, }0 _' l5 I2 h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。
      ?- `: P9 Q; ^+ L. Q/ [' H
    3 m% F. L% @6 Q2 M8 y$ ?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。; S+ K5 f6 k5 D8 n" V, k
    + C5 `$ B9 ^3 Q- z
    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。/ J! r* g/ ^1 i" _$ U+ u+ o
    ' s+ b/ Y) I4 c' Y

    $ g: c9 \5 A, K3 s8 P( D
    ( Z' g$ S) d3 l
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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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