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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 4 F' n4 A7 G1 q7 G. i8 z+ g- t" D
: p' d% ]* m: i, G$ m: P) t
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 S! O$ Z, P/ U5 P: K" n5 B9 U: V5 s& h
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。
- _1 w! A9 A6 f( L9 s3 _% s2 r7 ?$ o+ X+ Y5 C3 i. ?# q9 u. J
下面发一组照片对比一下：
6 b* R. X+ r* k- S
6 T, S3 {, @4 x; {3 n( z1、        低速航行
1 g- T/ F# I/ Q  E- h* j2 G
1 C$ L& |) \% a5 W! o& ]( T
, t; m$ U- @6 q4 R& M$ d2 vBATON ROUGE号
6 l5 S9 v( u( N* W- k; b$ Q
" D0 s8 N5 e) e/ s$ w& j1 x* V% J" Q1 Q8 {9 O
V-2级  y: h& @9 V# @  O2 _) x# f! D

8 F) F% m" L* S! d# i1 C- [; \3 [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。. Y& }. h$ |, M# r) K; D& k, h
& ]7 e( t6 b, x! b
下图为苏联V-2级核潜艇。% O7 w9 [& t; @( F5 t) r

# o9 {3 W+ u1 x+ u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。
5 V1 O8 H0 e$ E! c3 A0 M) K0 e, A+ o+ g. A6 N! b2 K
5 X$ g2 M: @  j2 `" Y( B# E
2、        中速航行
  ]) U9 m- w' d( F$ `0 w
3 B' N6 g& V9 u2 T/ e; y9 m9 m: v1 w
, m# C) e" r/ R. N弗吉尼亚级: z/ ~) L: N5 j* [3 h, @2 r

& N/ l# A% e) H1 p* R3 v
! c# n" H1 a! @V-3级
* I4 ^* k  ~9 H. Q* r$ d  k7 q# X* V- l+ w. a
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
4 g9 N8 W- O! W6 K/ ^% Z' y- S- a6 J, C8 e- Z& l1 z# d- M
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。8 \6 }, _) d, ^' E; ?
, R$ O% m0 r7 m" j- ?

$ m( l) D+ B: T1 ?7 S3、高速航行
+ I) m+ j* ]7 C, ~4 @7 e/ @! v$ ]2 t5 R5 Z+ H1 @3 T
2 ^- @* P9 _$ c7 }- t% f
高速航行的美国洛杉矶级2 D! N8 l$ j2 N+ E
- ]( U# d) q, J, N" V

' o9 J  L3 p/ i9 G+ `P级9 t' {+ k/ A2 H4 t7 v& ?
( ?: R/ p9 m# O9 d7 H
7 I8 S1 H/ l$ L5 N; g5 o0 g  N: K
C-1级
# R: p7 K- j: [$ k5 J' C
( |$ S+ k: Q1 }  v7 h
& [+ c& B3 Z/ J% O+ xV-1级5 Z2 z0 d: r8 J9 Y
( x5 H5 W1 p) ]0 v) i7 C
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。
- I9 o6 D! T7 H3 m  J
3 i: Y; X6 f+ V7 z1 E( L# l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。7 N5 W+ J8 C" }  ]( D

) n: t: s/ ]) q, E$ K, W2 Y4 ?4) V3 l; a. P9 k  D# r
4 G2 S% n/ k+ G; B. g3 P& U
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 a" N; v7 p* X& O* ?5 b: T" ?
, X  B0 W* z$ E! j* U, [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。; A" J5 j# q5 C/ ?+ [$ U0 ], @

' Y. X2 ~# r3 W
% o/ ^  Q3 ^2 B) k% \2 N* R. u; L

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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
    1 小时前

    • 签到天数: 2649 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。
    % `/ Y* K& t- g5 ^
    & @" z3 G: w  Y# I& ]6 X1 \# ~& G& 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 7 ~- v9 D) F, S2 j; ~, R
    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 ...

    0 n. t' D& v! I: `0 R/ 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，艇型基本就是个圆管子了。5 a) ?3 n, ~; t# e5 i8 _8 d# K
    + G: |; {2 P5 u
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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) [3 `+ d6 |4 O7 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 ...
    2 z, w4 A1 f4 }0 g- o' b! }
    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 $ M7 |3 G" B5 I7 v- e
    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 ...
    ; n* ?' `4 a$ {; H# W; v: t
    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$ T8 E7 O; |; H1 t9 k( X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 ...
    & v6 ]; d; Y' K3 E
    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。" y$ Y7 r7 g6 e  \' o/ `0 l

    0 k2 Y" I: Y8 l8 W
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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
      O" ^* P6 e: k& L! c) d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 ...

    0 I  B5 ~3 q' b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 ( H& L+ K/ ~9 J# `$ }; q

      d% p! a. T" i; F5 n发几张线图比较一下+ D- D! D* U. w6 i# B; B

    9 v4 c7 y. B7 B. K7 F
    ; D$ X2 K; ]+ \4 S洛杉矶级( u0 [/ W2 B+ \; O1 }

    # K" F2 o$ Y8 U* F* Z# n$ o" ?; K' x  ^
    弗吉尼亚级
    # s! O8 p8 J( @) W2 h5 n+ o
    / g# p1 _- y1 x/ M2 L8 X; Q5 A6 E, H. _) f+ k, c9 I4 |
    阿库拉级* ^: ^) T% T1 A, x( f4 n* p* z
    8 |' v1 Z1 A# V. g+ x8 R$ K6 K

    1 L- _( v: e- u- W. `阿尔法级+ p' Y/ i- v1 G$ l$ ]* J: R' q) \$ W- D

    2 O6 P, @7 C+ C- [7 F) i0 {+ ]9 V9 G5 o- F# X

    - P: I+ ]! x/ o  O% M亚森级
    ! t8 O9 T! O0 d# C, q
    1 i; }3 v6 c- E/ P' D# ?( U, i& B2 j6 f% \. x+ r, Q
    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。; S* W- c9 t  Q; W* |) E. V

      S% s. Z+ p) Q& q个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    5 [4 U4 i/ T; M. M
    # h1 o% J  M! K1 [5 Z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。
    5 _0 W6 J/ k& D: t7 ]( g, x
    & {% v& r: k8 ]+ @6 W( r% N) Q: P
    $ ]+ ], y, I7 o; O( i
    7 n" k4 L0 r) o& [$ {; F" q& `- |" Z1 o! x5 @) g. U- e* n# q
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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 0 w8 Z( v2 l- e8 z) x
    发几张线图比较一下
    % f" h1 b- c4 A# I- ~
    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 }8 _7 S5 G4 J9 D2 A, A: T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？

    ! p5 {4 D. q( q0 j, h6 [: k. K
    2 S; J# ?' D$ U! }# t  {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。
    8 O, b: N; z& j. u, U) w2 w9 v% P% S
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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。6 n4 ^4 E6 o  N$ z

    ' w1 I; E5 d- n& A7 Z苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。3 o( Q4 B) N3 p/ i$ W9 d

    + S- R. d4 P9 u. D8 ]1 e以上请指正。2 z7 {5 k( A' F& `) }. G' v

    . N  d- ~' H' W' Y; h
    : D6 h6 ~  ^% e/ U
    / q& N6 i) U7 |' v) [$ Z1 `+ [
    0 f  v9 w) q! [% P# T% W
    ( A4 V7 ?+ m* {0 m) p9 R
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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
    : A+ ~  V4 W. M
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 0 ?# T, ?+ x  p4 f: [
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。3 _/ z# \8 X- Z2 c1 R% E
    ! g. d' k- A7 D* N( ], ]7 v  e$ s
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

      w- Q0 U: r+ e( \0 D) B3 h# A+ D
    5 @8 S7 a# b5 C6 J! u8 h  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。2 A. Y' ^0 G$ r; R& O& T! D! w

    ; p2 X, Q# p+ }4 r+ ~5 F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。
    / j& _8 v! H+ Z# O/ _
    / D4 h, l2 h& ~% D- E/ z% w: u1 w" A; X8 X5 R- F, z

    & E9 o( i( y% x) e. `& P/ @/ G, D8 E' w7 @  x. 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。
    * m1 j' i+ }2 M7 g' |, u. `" f9 R4 f+ D4 J  c) d5 g( J
    * K5 u3 u' k+ 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 $ M2 L  x% `+ v' m( E6 `
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    / g, ~8 [% W; W  ^& b. d' O“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。
    & _6 ]- C: Q. }% o' a: [2 H/ _  e* s/ T5 v) I4 T) {
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    ( v- z$ o" u/ U  ]$ P% T' Y
    2 @* U* a5 |9 `' k! G4 T+ N
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    $ _0 C2 ^& }1 \
    / O4 D% n& j3 {1 M: V% U2 ^* _, M. j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。8 a3 n8 H; t+ [2 c8 I. p( `

    9 H: s- C! Y% P8 O) 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。# Y3 l/ i! c0 k8 _, s& \

    * \" D! y. y3 D, r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？3 o, y3 ~5 M& q' s

    1 z7 ?/ i8 x8 k" M! U* s" X8 j1 I$ y5 C+ m; T
    ' P# V" x% D" R! l' }8 Z( x- h
    - J1 h- E8 \( E  F6 V) i" @

    ; w1 E/ Q0 J5 L: Z% ^. F: y) w# j( T+ u! o( l5 ~: R. u
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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 ^' S# ^2 D: I1 V8 }3 w1 `
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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
    3 Q" c2 Y! X. j9 B- A
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    " Z# P; I. P) ^' g$ M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？- K: v$ p- k4 W5 j. w; f
    ...

    8 k1 W8 {- u& W8 K6 J5 {% D  m+ y: n3 E4 z( Z
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    ( ~' i/ A+ V* W/ A$ n5 G) m% l% H
    ) g$ X) A! v; F( t- ]+ Z' L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。
    & f: @9 C4 @9 D" m- T8 x8 n' L- C! d* [0 [  U% j$ s
    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。/ i1 q, ^2 o3 ?/ N
    ! E/ A7 S# h% ?7 B/ p4 J7 B6 |
    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。
    " m* _8 j# D* ^2 G5 u$ c# _2 \  z/ B/ G

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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
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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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