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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 % y% p4 y9 i  {# j. G: K+ r4 v
2 m+ O2 ~$ K8 h9 V0 g3 v3 E2 _
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 A, v# f; Q/ c; T

  ^) {+ Y- H* k) f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。
. M4 W- \* s8 M
* T4 J) m' T3 ~% R( e' y/ }下面发一组照片对比一下：, W/ p7 L9 h$ _7 k- S  V
% ?# @$ b# E* K- r0 Y1 S, \
1、        低速航行
, _1 b- F' [: y* G1 n+ u3 W" z& [9 A" d* [* G, @  o7 B  t

' ~6 y% N- `* Z% L5 PBATON ROUGE号1 f7 \; R! k% x0 P) b

) z! X' w8 I1 g6 O6 z/ l' p$ @: z
V-2级: b. T. d5 }/ G5 a* b
9 e; s. i8 G$ _- B& Q* O
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。
" C6 n' P2 a5 a( J! Q4 x- B) k0 f. X2 b
下图为苏联V-2级核潜艇。& V# |; P; s) _  f6 |9 ]. {( Q
! z# y, W+ f3 o% k  `
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。* {" t$ n$ m6 A4 \8 Z6 b/ _# X
3 O# n; D% A9 ?
6 C+ t( c( n- i$ Y6 f9 ~
2、        中速航行0 x  b; w: h4 _4 x
5 X0 c- l3 X3 V" u; z- ]: |
" f  T& X( ?9 Y  \# [8 P  r
弗吉尼亚级2 Z) i2 U- _+ \& c# a* a

7 }( N: _' _6 E1 g" F8 Q, Z
+ d2 M* w! y3 Y; R5 \+ Q6 p3 rV-3级* {! A! `/ S+ ^; b; n
2 |: Z8 z3 a+ H: t% l8 V
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
0 v) h6 V3 J  U. v: c+ Z, C( z- C& D7 @3 ]( c
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。6 y$ j* ?( H. G, C

4 w! v' _6 ~# K, }
4 m8 z2 C" p  y* C/ |4 p3、高速航行
1 |4 s' s1 N5 O/ Q$ L, x2 z% G' [& ~$ i5 D' L6 M

1 z8 q* I8 z; ^. X6 ?4 q) |高速航行的美国洛杉矶级
% ]3 x) ~! \! `9 Y' r" N' ~
/ O, M# P1 w1 ?; |: x/ s8 d) O5 O# V8 E, P" q: A8 C/ ?" U) H
P级$ f( b1 u1 ]0 m8 |3 [* R
, H( ?0 W7 X( v; T; B
+ N0 L7 t: A: K1 R/ ]+ x
C-1级8 R, w3 B2 r2 u, c

$ W, P  B  x( J# _4 h' U% }
4 X5 }" `: W+ y( d5 IV-1级( _% C) b* m2 d, J3 R
4 \# L* W- ^  @. Z+ r$ K, Z1 ?
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 X- i4 o7 |0 g( l+ |$ {  |: r2 z5 e
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。+ L- b: Q  f' v# o
& B+ h# {; X7 R: ~7 L1 [
4
# u! Q. I- {9 {/ p) c
# r( @3 }! d5 v7 O, C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。% g; x0 m0 E  a: x
3 g" H  ?+ j6 B" _
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。. U! U+ i1 L: y( ~
4 w# i6 w6 |9 u. ]: q" f

, [" e) Y  K& F6 w, @

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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
    慵懒
    9 小时前

    • 签到天数: 2241 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。8 v0 D+ A% E; f. ]& `9 z* K& L

    ) S; ]" `/ Y! a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 ^( c# J8 e# p' I& _
    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 ...

    4 \  Z3 v9 {( b4 T3 i/ \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。0 C! r. ?  e7 y

    # G, k$ k% @% G% v. c6 }: T
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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 1 \) c2 K' L0 S9 D" 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 ...

    3 K* Z$ d; \, e' }' r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
    ) }# T) U& U7 K& U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 ...

    1 |  p# c1 @2 V" G' ?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 0 J1 ?& S: ?. n' |/ p, W
    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 ...
    7 l3 s& [8 H6 F" h$ G
    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。
    ( g5 m' L1 `* K6 q; O) O
    & t2 s$ B9 x' U
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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 x" A& W  H" b0 Z5 r
    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 ...

    4 o. @: ^/ V4 d- G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 9 @7 F# e( @: V

    # n, ~/ `# r9 |) z+ L发几张线图比较一下
    ( \5 u2 V( u' q  f0 p4 U
    ; Z" M$ @; P+ ^+ G! f( T7 _/ ^' W9 {4 Z+ S
    洛杉矶级8 a5 l! @& d: S, g
    ) T3 @: y4 R" z4 C; I* _
    * K( W/ C, C8 a
    弗吉尼亚级
    2 I$ c! N2 H$ w+ ?7 v' S( F* P  V& \

    ) W/ p+ r8 H% [* |$ v阿库拉级6 n/ p/ l, u4 Z/ e3 a  B

    ' R1 K  r( K# D+ I8 a
    - K6 }8 Q9 {: e* }. o" v8 s; r阿尔法级
    / W3 u: F/ c' x9 u/ H0 Q+ i; |2 b, G* w3 j4 z8 Y
    6 X9 v: |( J: J7 J  w) a
    2 b& u' E2 q  ^, u/ V5 B
    亚森级) O2 g' U+ Y. o* t% w  Q5 i; I

    / u7 \% p+ K# D1 R: F7 G0 u, r( L# n! C. h' e9 \7 R! H$ _6 V6 g
    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。
    & }. l2 X4 b. C$ E7 N
      K2 P7 F* N( H/ P; p; l- `个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。4 J; Y/ H8 a1 k/ R9 x) j

    + \7 A! G3 L# P) a: U6 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。
    ' o4 k4 e1 t/ N1 i9 m9 I9 u
    ! a4 j: F, s1 X8 O* ]  w9 A$ Z$ E' j+ R6 j& ^1 |4 O- h0 o

      ]- k1 d  Y. b: O# C4 ]$ }; ~3 S+ Z3 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 , i5 ~! Y/ n. P! n6 V
    发几张线图比较一下

    ! p. o6 i1 W2 ^5 z" g- p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 6 U. Y, E& M6 A) H" l( R$ P' d4 \
    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？

    6 H4 |" N- N, \0 d& Q) O& H# o) G: `. ^2 C, p1 y
    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。* ?& p$ t0 K1 V* B

    : [$ S/ g; m  @1 {" E6 u
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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。: C& u2 E4 D$ U
    $ W$ O- b$ t6 d+ t: \8 V  E
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    4 k# Q8 K+ ]" r1 [2 o
    ; ~/ {! \! r4 `5 m, A2 U以上请指正。3 y( c4 T9 o* q9 u/ l. h# e' H
    . h; N1 _- Y, z+ {

    3 F) s1 a* A) t  j6 S* b: K0 p% Q2 a+ i7 x( e1 D8 d! a

    1 ?7 m  D+ O$ z# q' d3 s
    * o. T$ c7 T; {& M8 d
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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 ! o0 H' p6 z! B- T# o5 w! U% [, r
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    , E" K: ?$ ^( f. `8 [& 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。
    ( B, G$ j. f  x
    & d; U9 n: {2 \* A" I苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    0 g" s' p. ~5 D4 L; |
    9 O+ g& T, P* Z4 K% z1 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。
    . f, @0 e3 H1 T; A# [1 k
    8 p2 O: {% V, o3 g! Q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。7 u+ Z2 ~5 U- X* c5 t
    / E) z1 n, h3 N: o. Z8 R; f$ x( R

    6 M& C, y7 ?* G5 J- [9 M. P$ X9 A8 ?! a9 A; a
    : N! O) W- k6 j) P% 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。
    , r$ e) ~$ u+ L2 U/ S: d
    2 e$ j  d, g1 e7 }; {1 N
    . P' g7 O, e( G) R
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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 0 w, ]$ I) G2 F5 p9 N% w
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ) ?: T% k* T; ]1 A: 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。
    ( x# j: {( A" ?) U& L* u  a( s7 i# l  I. |+ q& C; l
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    ( v. s3 l* ~: Q' v
    / S6 B2 j& y  v* I
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    ! s9 N$ E4 g7 d/ C5 m( R( E5 H5 [1 I! m1 v
    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。
    3 W9 \! p+ k$ z! k+ f' t% G
    3 D3 O7 t! [8 k% n. U9 D/ X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 B2 \& f( F/ ]; X( z1 P: A) B! V9 Z

    ; l* ~2 R* u/ e5 p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？( d3 E2 s1 u1 i$ S( Z& @6 y8 Q( w

    ; V  o9 v& {6 T$ R5 }; k2 ]
    0 `" a3 A* h7 ?  G3 ]
    6 k0 C3 y4 c# j1 c4 w; t4 \$ m  b- G5 z8 y

    * ?3 S5 T0 M9 u' a% H" L2 V. P! V6 Y+ }
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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 P3 C' d5 T5 _% \' d
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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
    / J# b- D+ Q1 j1 c. ?
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    * |+ E5 P3 e( ?. D" I2 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？; C& i5 t* R0 r" D, a6 K! I
    ...

    ) b7 D' L3 g' K# T
    " E- [4 e) h; B- E6 @8 T# a* J不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。) A4 U0 W/ z, `

    4 @2 J. B6 b) s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。" `, v9 p, A4 k4 k& _; d
    8 U: u. e$ C) G/ G+ x! Q5 X
    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。
    5 H: D& }% V$ w3 y1 n9 v: M3 c+ a6 s8 @5 X, [
    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。
    % B  f0 q$ |$ v1 s8 O
    . J" ?, a2 o2 r9 j( U" I5 ^9 y& F/ n* F# q* [& L6 Y- ?
    7 M4 m* Q( H8 F2 x% H8 s

    6 l5 A# ~" f1 X5 @8 G
    6 l* L! K/ w/ U+ v5 U
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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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