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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 8 j+ @  S4 h- u* C0 }6 `7 C" n
1 u' p8 i, v& o6 y
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。7 Z' }/ M* Y# Y* i. \4 q$ M  C* }
3 N1 N8 R$ R# n4 x: E
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。
+ r- B! m' K- f  }# d6 _. b& u% u: i" D/ Y5 _
下面发一组照片对比一下：; n8 s7 `( @0 u3 p5 w! a

, H  A- v2 X% A# Y1、        低速航行
- X- G" [3 y$ W$ w+ |1 B) J) d4 U2 K& d% R; w. @

: ]0 e2 f% _# b/ N. ~BATON ROUGE号. J8 H' |% w1 P8 f1 k& T1 b* L
+ w9 X" O) \) @  V4 d8 c! W0 q
6 \" x/ }( X- [
V-2级
2 v  _7 D$ I1 I  v4 [/ U
( D: N& p9 j6 i7 s; p" R7 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。  T+ I' K% ^1 [5 ^9 S5 R

4 Q- i# z. r, N4 L% F  E9 y) f下图为苏联V-2级核潜艇。# P! B- h6 \! W/ R

4 ]/ S9 s. x( I/ q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。
; r# s' M5 H/ d3 q# v6 w. Q' F
( A2 {/ c# r9 i0 ~, u* `+ k- @) O" `: |/ G" e7 x4 ]. ~( h
2、        中速航行
/ i/ g- B2 v/ T4 q
2 b, x0 C5 g) m+ ^1 W
, T# K% a: T+ O. o: m弗吉尼亚级
8 Y9 Y6 \) c1 T5 _3 c5 F( a* z( n  s  i9 X0 h* Y

9 @0 H, ~9 g9 c4 f1 rV-3级# P- v# M8 J9 i/ L; T1 v

$ b/ t: T5 I( ]! _; ?0 V+ T上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
6 s0 s% w8 D0 `9 t' Y4 z0 }) H% H# T
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。2 U- R' K# j3 o/ w2 y: T

8 U% Z6 M' i4 @4 i5 @, c! i3 j
% @4 I7 v+ ?; o: o) G4 t. v+ i7 b3、高速航行
( n3 w0 n3 A1 Z; B* O
/ h+ i4 w8 F/ A: Z: T/ l
8 I* L% G1 P2 U2 c6 s0 X高速航行的美国洛杉矶级
7 U$ s: a5 U0 \" p7 ^9 p1 Z6 L8 E& c# G6 n, R

  J; }7 v  Y" F3 GP级
2 y/ e% R/ V, z6 R3 z2 a; h: W* t* v& G  h6 o$ n+ y3 E
3 ^3 m4 T( Q& {6 f
C-1级" \- b. W3 V9 i
) [* ?2 V" V" Z" K/ h0 E& g
7 k( x2 e! U- P
V-1级
- K. E) C9 i( h% O" m4 ~+ q- V+ `" N( M+ z+ o6 V
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 D* d$ h0 T0 B* a8 a
9 k- T8 v5 c1 ]8 K. G9 N
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。
% P. W2 C2 A4 a/ ~2 g" a- Q6 l  i0 D4 ^% q, @! W3 L$ Z
4; D, ]/ y" Y9 _" I
" j7 ?5 g1 t. _! U3 ?1 n+ [; x) k+ [
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。( u9 v1 O6 Q- J+ N& g  O

: Q. N: r+ K7 c# i/ A& H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。
1 R2 K( z$ }+ R+ b( W2 l
0 _" D0 I* i0 [* z  B8 ~# Y' N. N% ]& n

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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: 2635 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。
    $ D" j6 `, a1 _1 [8 o
    . m+ h4 U* A8 u) L* v! s. j4 [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 $ Y) e1 l$ U" r/ K) _4 }
    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 ...
    1 D* {! G) ~+ o; Y5 C3 B! {
    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。* m0 V" X2 m# D, f0 i$ d

    2 z% B0 c4 h( l5 l" ^. F1 [# 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
    " \) m9 P- G8 o# c( 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 ...
    , O$ |$ B2 B$ z" {
    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 8 P4 H- i; D: Z, t) W+ G
    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 ...

    6 R0 j( \5 j: A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 3 I9 ^% ]5 p0 }9 v9 A/ t
    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 ...

    9 S* [+ e& x; Z$ V7 b; h9 Y' X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。
    ; V- [& M) N5 ]- D! g
    3 ?& b- k- [3 n! K& t+ h
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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 % k% q. {; J6 x6 [4 X$ ~
    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 ...

    9 o3 W8 P1 j* \& [- c9 r7 M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
    ' T0 L/ f* x. j% J& v6 {7 B8 V' v+ w7 B& d% G9 ^
    发几张线图比较一下' G6 ~+ m0 f- n# S% K

    ' P( }$ r7 D, h1 x, W) K2 h: d% Z3 n% i  ^  O4 F( y: W
    洛杉矶级7 R/ J5 Z: U" @! m  P- K! r  i
    ) D) j/ g6 t2 D

    6 z8 n9 i, x( q8 l弗吉尼亚级$ t$ ^$ L+ w' @6 `1 ]; D) t) U* X. ]
    - @9 M7 T2 R) g+ }# s6 @
    % @4 c/ Q4 e6 `" Q- s. A7 I
    阿库拉级
    * s& w: @! a- o* Q4 f' L) M1 p! z- }' t8 K' T, N9 N  G
    5 S2 G+ x4 X0 U2 ?8 N' c7 z/ Y- E
    阿尔法级  S7 j7 n; w" E: U6 f5 D

    6 `1 F2 w9 [+ A2 J( G; r/ W' W7 T% A8 Z. v

    ' M; t) ~/ m, E! y  x1 u2 W6 x6 u, u亚森级
    9 c( X8 G( b; R$ K
    + [9 s# B% I( P+ @
    : {4 ?  `& O1 ?$ O7 R  G: P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 z2 y& I0 |; o6 P& m  l
    6 d. L3 V* ?. o" k1 ~! f+ M" {: h个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    " _9 |2 z0 i: i' W
    ; J5 K" \2 t3 ]  v! V' A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。
    + U, V5 |. ~1 A  _# _
    - O" p3 y4 _4 q0 p# }" @) k& ]! I8 e! H1 U

    1 ^' n6 W5 e% h, k; [  g5 Q$ r; }! w
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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 & C1 {: Z! z$ L; o& n' [
    发几张线图比较一下
    8 K: V; C8 f3 n/ ?
    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
    + V+ H1 G7 n" f2 ?- f9 A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？
    . |1 i/ T- U- l

    3 d8 x" G% y6 W  M% `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。
    5 R5 o, t( M( L: i: m# K0 N3 c  I: e3 r) [: s% d' f1 W4 i
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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。
    4 b' D+ E/ S8 F7 M( P# b( U% v! l5 T
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。" ^8 o! n% ~8 y# w+ q8 x2 g  v

    2 N2 a  J( p0 v$ U  ?( l以上请指正。
    * `- G% S; N2 {2 A/ W4 @- _- `) Y- i5 ?9 ?  j+ i

    6 p; y% D( {. n9 a5 T7 G5 q& l
    5 V( Y9 P1 F( a4 _1 Y- d/ F2 y/ a; ~! v7 X; B

    % M) N/ h% q; W7 ~/ r& 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 " n, k8 E/ X% F
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ! D4 [. i4 r" [
    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 j- h$ }2 d- [0 O  {; S/ {
    6 I, X% E' d3 |# c1 @- v! R
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    ) ~7 L! F  ]$ ]- h  |
    9 Z- S$ L) k$ {2 k7 @- 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。8 j: P; e7 E' W: m: a. w. |0 Q

    2 a3 p4 Z  f/ c. t7 N! [4 o) ^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。
    ; Z4 K; L9 u9 u: z+ C6 X% U* t5 g6 S3 y! \( v+ d6 O0 k" ~
    ; |" p, Q1 ?6 n) Z) q" O3 ^

    " @7 n/ e8 Q4 c9 B* e5 b  y  o6 v3 W" `4 j  L" i
    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。! E: N+ `  l2 }) D

    * I' ~$ }; l3 D) u7 l
    0 E) C9 X; {/ v( d! P7 L' ^1 p* e" R  y
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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
    * u" H& r: P( V0 {
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 & B5 K9 e4 T( s* Y
    “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 w& ]& H6 i# Y1 w' {3 b& D; ]6 `: a

    6 b5 L# _% C* Z, h, o8 D0 ]4 R双壳体对艇型有修正调整 ...

    7 ^- f5 W% b- l1 w( @$ U3 H
    " b) m4 s/ s) a  a3 [美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。1 ^/ n, a6 p& X! L( D' z; w, A

    . O! z3 r6 V* x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。: |& e9 o7 B8 N1 i+ N" ?

    * J* X6 |; r+ s2 W7 d" }# B1 h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。
    + D! b' A$ \( N3 n+ l9 z
    , W/ n; b) Z4 b9 ^. m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？: p0 i: ?7 n6 W+ I2 q8 C) x$ ~

    * {4 p/ g3 b: ^, \% i8 O/ F# M9 m( Q) s
    / `  s+ T. N6 C% F1 W+ M0 O4 d1 s

    ' M) d4 B. O$ I( P2 o
    + t% e, C7 ?* ~4 _  c  R2 m+ Z7 ]5 A* 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？
    $ K) X9 c# C! ?  m: e
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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 : M' R2 Z  l0 S2 ], u3 j/ G
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    $ Z+ y! q! k8 ?$ I+ g* A2 u0 ]! j# 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？+ @  U! u2 r+ E) P9 I5 x
    ...

    * r) @1 l4 f2 o' {% a0 p% _6 A# V0 U
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    , v1 y; m- U6 p. n3 O# ?- _) h' P- G3 o( V. W; S8 t7 }, D6 d5 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。% l- Y% W" u. w2 e1 r5 p7 I6 G
    % X; n. A% G& o% S. [) p' X; a8 F& 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。6 M: `3 _* }: l4 t- @! D

    3 Z1 b0 R7 Z' v% c/ \( `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。/ `) r  J: A- U3 M6 j8 z

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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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