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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
& V: d( U2 i1 V2 [7 S3 F1 W* F, W9 G+ _; U5 A- g
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。
- u' s/ p6 ?" @& A: H' C& ?9 n; t( {  d4 z2 m7 h  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。! c! W$ q- x* [2 C& J$ t1 i

* j6 w! ]  A3 A; u$ U* }下面发一组照片对比一下：
; Q! o3 \: ?* o0 f6 d- p( h, G" r9 v
0 v$ F5 z$ V' s& b& R# Z6 `1、        低速航行
2 B: d  m% v& @& z& R" J, U+ f1 M  |, [% k: O! z: G
0 }" R3 A8 e. ]8 C" D" x
BATON ROUGE号
6 K1 h8 B1 C# y1 y1 u" N& O% b4 Y: Y1 G0 D+ L3 j% T2 O5 ~: j  h
# P' g' }% i) _* c) R- w
V-2级: z" b' F5 y; g+ k9 C, Y0 a( ?
7 `  ?; H2 }: s- d5 @& H' ]8 z
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。
3 t8 X& F0 e6 D4 ~
: u, F2 v1 W6 f* s% J1 L& j& b下图为苏联V-2级核潜艇。
& }( e/ a$ j8 d( c% {8 P
; l4 R" h" z2 M$ S" y' ?9 u3 v- r/ r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。
% _3 Z5 d: ^, k3 n. R3 f+ p; p4 Q0 ]9 ?- a
, X% [6 [& g1 u5 M
2、        中速航行, A4 H  t9 D$ D# X. T

3 C, W: s3 V# |" s
4 b2 x/ ?+ f. {) I; p弗吉尼亚级/ P+ P5 V& R9 J  s) e1 n
, X/ M$ q- S  t1 x5 z' Q9 \

3 G/ b) @4 j4 {# L; t$ `& RV-3级. k6 I) @1 e+ |7 Z" R
" F0 {7 i) o8 H. Z- \5 [0 ~7 e! c
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
! {" C  r$ ?9 g8 s
1 b' {( T! Q5 L& i  @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。
# w) l4 h# R  c6 [
1 e1 s! w+ ]! T
  f  W# }: }2 \6 X' A3、高速航行/ c, n: i6 Z) l6 d( x2 ~" L
) n* d2 C3 o3 i3 p! U! M
* Y1 Z; ]" t2 U9 O2 @
高速航行的美国洛杉矶级
6 p  e9 ?! Z' L' q+ T7 i3 w5 S* O. \2 H2 t2 P
6 H& t3 D  r/ L9 X' [& f8 D; T! I
P级& b9 t( G* I# ~( n9 w9 v+ ^5 E

1 d: |  I- G4 F6 q( i) I* ~4 G* [: L) S3 Z
C-1级
+ n0 L8 ^7 V) a' ^9 P0 M1 L1 n4 q; Y- D/ {7 o
* Y# }* m% I2 [2 Y
V-1级
* Y9 s% p8 |% ~2 K! {7 }( y$ U4 b2 _. E6 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。
/ k2 d3 Z/ z* s0 Z8 H" P
" W. D! k8 c  o/ z& k! I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。
- H; l$ _/ r: a6 u& d( e4 w1 S/ _0 L+ u8 `/ B' e7 l
44 ~+ x5 ~2 M  @5 b/ A9 `* F

) E3 a6 g* `+ p% j2 O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。
6 w& n* B; {: O; _
/ P/ @6 f2 J2 p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。9 H/ }0 w) P# U! O8 C
" D4 H. j) Q) R2 ?
; [2 l' @4 f" F; h% e

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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
    昨天 03:30

    • 签到天数: 2637 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。
    ( E& F/ n3 U  L6 u# Y. w0 i& G  X' O% E# Q1 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 8 g1 F  E8 ^7 y, D: V8 N# s$ 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 ...
    % a" y( F/ F9 Y! v
    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 B, D9 P% n* ~; D+ T# y( e

    , l  W& ?  N+ A( n- W8 J' P
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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 5 V* s' {/ u+ e1 u
    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 ...

    , `# [/ t- U; q6 o  `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
    ( f2 r$ F6 H6 f; [5 }8 y4 E5 H8 j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 ...

    # r' k) x4 }  F2 J' @, H9 @4 w. m% P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 2 l9 P" E1 Z& b; W# Q7 C- `$ b4 n$ Q
    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 ...

    % o6 m  |' m7 v2 P) r& \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。* M" A; Z+ Y7 Z
    ! _; `! _" k% d1 o+ 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
    8 b( n1 A7 A& V& M3 _) 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 ...
    7 X& h9 C: \/ {7 ~1 [
    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
    ' \$ U4 `% S/ h' j! q5 j. Y6 t- J/ T# _
    发几张线图比较一下
    $ c  t( L9 d( H: k
    - G; y; y; {" v& b" j, ~% D  ]
    0 K- K( k# U' F( i  w( D% U洛杉矶级
    * P" V5 }9 B( \9 `8 G
    $ H" i# M) v# i8 B: [
    2 r5 Y5 S1 n; H" `& y( r9 y3 S弗吉尼亚级
    , ], @% {  {2 Q" ]( a: W8 P# D" s4 r% ]+ h3 _1 B! D6 h7 [, g
    ( a; t' K3 E1 O- }
    阿库拉级: Z& @$ S2 y6 P9 g, P* O6 a

    ' y& j) X( ^" p0 v8 ^6 _7 L4 s$ q* n. L
    阿尔法级  j) P  p' j1 \/ V1 L

    ; X7 ]$ [5 X' H" G& j  T/ y
    ' ^6 c& y/ m8 o% ?: N& N. `5 T8 `1 Z& S# O
    亚森级
    8 i1 H* n; U' Y
    , C, u5 K, Z6 p+ w+ c  Y$ n
    8 J+ D5 t) t8 x* V7 o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。5 j$ f' T) ~- ?1 O8 @; s

    1 J, S8 w6 l! c个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    , h' j3 D4 s9 ^8 \! d( J# ]
    ( Q0 h8 F4 A7 a. M# m- i# e9 |9 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。* Y( k( @+ K/ [: ?
    ( o# J7 t# t( x" p5 h" u
    5 |& J; c9 n& v( ?9 r( |% L9 y3 {

    & g/ P5 O4 `4 [. V# o3 M" a& K
    8 ]+ l7 B2 M/ h6 o& o& p4 _. `+ [+ [/ n7 p
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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 $ R) t& B+ H  Z1 F/ I. @& [/ N8 i
    发几张线图比较一下

    7 D7 |9 ^1 t9 d$ ^" J5 s% }8 x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 |( M/ [) d0 n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？

    " H, W, I3 d, M& K
    7 J& j2 f% I% M: _! I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。
      d* O1 v$ c5 H, z, E6 C. h" C* Q" I- @9 x/ B
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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 t* K7 l/ l& i" k0 Q( R

    , m  ~) n$ D: a$ q! v& I苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。) L+ [1 E& \! t/ L( O7 m* K

    ) a+ W3 N" N' x3 S. V, F; u以上请指正。
    , U  @) S) D+ K) u' m4 v
    - ^9 n" ]$ P5 q1 n! G) d: ~' {% X

    0 t$ W/ J7 j& [& W" d
    , G: P- s+ r0 P1 ^* U
    7 [; z( E% K0 C5 p2 j! B; x4 V
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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 ' n- ~4 g' I& i% q+ X& Z1 q$ o
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    " F( C5 n6 K/ a5 i7 Q7 r1 m美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    . G, ~! \3 z6 h2 ^; s
    2 w: C7 ^+ z  n5 u苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    1 e6 \! S! C( z" p0 Z7 ]6 u6 N. N( x. R! t" I# H7 V# t7 ~  c, P
    “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。0 u# x9 f; I2 }1 P5 b  K: ?# N
    7 V8 `3 C: o- g; j/ G5 v9 l
    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。
    ( x3 @* @0 F8 f  F+ }% I/ N$ d3 C- z+ R) v3 w1 t7 }4 \( x" a% @4 u! S
    2 d& C7 V3 U- F7 B

    8 v$ N* F8 B9 e5 ?4 ^* Q7 K9 M+ C  y, D4 @! g+ t3 D0 h
    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。
    - X" N/ l# ?1 s) |9 I. U7 k* G4 b* s5 l: {- [( k# x( J; ]
    / m4 \* [; H& i+ L5 c6 y; G
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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
    - N, C9 O1 q: |" ~6 e( K; G
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 , ^6 U$ G( [" t1 C: f
    “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。- m$ Y- {" }$ f3 F) J5 Y0 q

    3 K2 _3 f9 u! J/ _1 g$ z双壳体对艇型有修正调整 ...
    2 c" S7 r7 Z7 H% ^6 s  L/ P: c/ m

    3 W7 r3 o8 |) Q2 S; C美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    : B& c; m' p. ?3 u8 `) h1 A, z) q  f3 ^
    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。
    : \: D0 h5 _, M% r* x" m4 i  J" R. x4 r  V: R4 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。# h& v" N2 T+ p' U7 ^
    . c- ^: A7 _5 s
    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？
    6 c, E/ H3 h( ?; u7 F! r) z. A+ |5 w! E" k4 e* n1 F
    . P. w# J! v8 D8 r

    6 k+ h2 V4 o) A( r
    $ O  O) E: L+ L" `$ I/ O, E" h8 S1 X+ G. V( _
      v3 b; l5 ~" u4 \7 s  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？, T( V. Y* H. b( n
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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 j' n, I! p0 @: @" e: e6 k1 Z
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 - ?" k1 v" i' j* Z) S. w
    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 w/ x. L1 l5 q, m
    ...
    & A% T, L3 Y0 o4 ?9 k9 F( X; R
    ) D( [/ x' `+ T7 B% s; `+ y
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    ' T. x; p! N3 K# ^7 q8 R, w7 K+ u) q' x; X
    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。
    2 s9 Z& n; F: {' K/ H
    1 D: N& k; V4 V. b5 S9 F) A4 t9 d1 A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。. d3 g6 i$ m( N% u+ B

    2 l/ e) C9 @( Y% l/ v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。  i8 f$ z" {9 O+ `/ B
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    xlan1976
  • TA的每日心情
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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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