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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
# p1 y9 O  h8 x- s3 G! ^: Z7 D: ]6 F) m
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。
& z* b0 Y' J/ o3 V9 w( c% s; a
0 w9 ?! D& K, Y  @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。5 m1 p  _, o: Y( Q4 M9 d; n# N
! w- O2 W0 c! s" m  r3 ^+ j
下面发一组照片对比一下：0 U$ {9 A( w- H; I1 i
8 `4 Y2 ^6 q3 U, ~
1、        低速航行& U- D" u- R: _( ~  ]
8 I( t5 n; X0 C. U) C9 }; W1 a

  X1 x, O* p; N7 \BATON ROUGE号
: i: G/ D' V) H+ M% u0 t1 b7 d' v/ @; M6 `# a
4 s* E6 B7 C) l3 R5 [/ I9 ^
V-2级
. Q; g4 g2 H* i  o- @  R' g0 Z
- |; O* l5 {5 i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。% T2 y8 u9 e: q/ n  H2 H) i$ g* |

' E9 _6 p% x% _- V; s下图为苏联V-2级核潜艇。3 W; E) M; _7 e& }! d6 `- ?9 m+ P0 T
- V0 A4 `5 @2 i; Z
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% [7 L+ K4 D' q' g' M8 q6 e: L$ V
9 m9 v+ C- j) u
2、        中速航行% }; ?5 D! l9 n0 N+ L

2 i: q/ {2 N6 X! ~3 P# b3 a0 X/ U6 E* e1 b( |
弗吉尼亚级
$ Y: d  P8 \8 w- y+ H
( I% Y% w" ^& q* c& \
5 U) x7 c3 _; n- hV-3级& ~0 G3 B, w  {/ h

3 L8 N' E/ C: x  N上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。: e4 d8 U9 S& E0 O. M
# G, U! @2 {. m) C9 A6 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 I7 F3 j$ I$ i3 }  R3 n3 X0 p

8 }+ m. P% C3 |+ ]
% Z+ k% y3 e0 l: X; Z3 `; }, I3、高速航行
4 w/ X" b/ ^9 G! h1 e: a, J
7 D4 ?# i' A& p( ]. N  p* D9 g' z5 @% U- Y/ k
高速航行的美国洛杉矶级2 K; b, A) Y9 m/ o2 w5 ^: x
: @+ i& \' m: e7 E

; o: C; G( x" v7 N: P' oP级
% n$ v+ O) X  W
3 l+ X9 B. o7 d, U* O, Q6 J/ I2 t6 X# q) }! a
C-1级- ]7 H/ P7 y- ?) g: R0 c/ S) S
) }5 D$ y" f3 A' J3 K  o6 E5 ?7 }

5 n& E! ]( I8 b( P  OV-1级
2 s$ U3 ~+ O( o8 w6 F( m& @7 v3 _. R) ], b& n0 j4 E" _: 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。; L/ A% B, _: s7 c7 S
. @2 t# E- r2 `
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。' ^! q+ m  t1 c9 {

# J/ {) r/ h: ?/ Y; {8 L9 j+ _45 ]) \# \" x* W! S4 J2 v- K  }

- i! F; }7 k; S: l/ 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。
9 e" d: `$ q' w8 I8 ]& x! \7 C  X0 N7 l$ Y3 h9 B0 |# T6 o3 Q$ r
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。! N  p! s; i/ R* \
6 i, v1 K0 h+ J5 H9 o- n. [$ B+ V

( \: y  k, m/ L# o6 d9 z, r2 k

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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
    3 小时前

    • 签到天数: 2790 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。
    + k$ \4 J9 W. ]+ g
    % x' J4 G6 M! r' l' M. y# 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
    5 r7 f0 X2 x9 w3 _0 Y+ a! d3 N1 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 ...
    - {- q( G* o$ T' J' y  Y
    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。
    4 w. t# B8 M% \7 t  P: N. l  G/ w$ G; R/ j" [
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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
    ; ~4 z( O; n# x, \5 t- o! X1 |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 }+ ~3 D0 V: F; n! C. y( k
    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 / A2 ^, f, {* A7 }5 B9 x  D
    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 ...

    " S# ~2 Y) A4 J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   H+ t6 ^4 F8 P: H6 K. r
    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 ...
    8 u- N7 t4 Q7 \* r8 l5 o
    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。
    9 b! P1 |4 S4 \" o. K" g+ v2 t+ x' n: F# V  U% v
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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
    + J! ?0 s8 B6 [1 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 ...

    5 o2 ^/ p& U- w$ c: l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- E3 T$ O2 n8 N+ ?0 K

    & S) ?% q1 y; l  H+ c发几张线图比较一下! b: |3 B9 a% {2 n

    ; A: }. `% T# a$ B9 H% G
    % R7 d  I5 u, S洛杉矶级! p6 i/ g/ A; J/ x& i) n6 O
    . {2 P0 C/ l/ g
    6 }: K' V3 u: s# h2 s7 ~
    弗吉尼亚级
    ' v8 X1 ^5 N6 I' ~5 h' i- V
    . O3 ?. n* u* |9 A
    9 z0 n8 j" j( k8 P* Z# h阿库拉级: l$ L$ w& w" d( [. p7 Q
    % w/ r- P! Y9 ?# x6 Q; X8 U4 p4 W
    3 D) l' O# Q' O) a
    阿尔法级
    ) d9 @* ^8 }  P& ^: b6 o6 ]7 i2 g
    8 y6 ^0 y" h* \) d
    9 k: `2 i& C  J9 c' r
    + U" s+ O; j2 W亚森级
    + C7 T2 O) Q" Z2 s& e
    : V2 ?5 w( ~( |7 P3 L7 M0 ~+ L
    ! [  P- F2 H8 A2 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。) M/ [) i" j% i+ l' b

    $ S( n" F# S  h8 M个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。/ L* e8 O+ l7 B1 U, ?

    9 V9 Q0 U' A0 q. 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。" S7 u) A6 `/ {; j  E8 ~% E

    , F" i" k; K4 J1 {+ l$ K5 r9 [( f, s" n9 a) U5 K

    . |4 `+ m8 ]  \2 @  @3 @& a, J! S; e3 L* `% l' b) K$ [) E
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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 / _: o. k9 f4 w4 u* x( I
    发几张线图比较一下
    ; K) ?/ z& g  R$ ~
    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
    8 y6 Y( W* g4 R. r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？
    & \4 n7 F3 o- ]% W5 u- q% s* ], O# [

      x" x- d( I5 C! I. O9 {- @! 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。
    & o$ S( p$ p; O3 x$ ]) o
    $ |) x4 b& b/ V& A
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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。; q$ [6 y) Q/ u% c8 @* Z

    ) G& L2 F# N2 j3 r$ 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。
    4 _4 {9 `3 J8 n/ @  g5 g2 X4 q. ~# m: X, p0 ]0 S
    以上请指正。
    9 ]) N* X/ n) {6 `
    4 q' `8 D& G3 R, U& J8 u0 \( Z0 X* \( ?
      o1 H" U4 \( P  p/ B2 l' [" }

    & a7 d8 w. y3 |5 X! X/ ^7 a1 R/ J
    + U& [' r4 R* ~" [: h# a: @, v5 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 3 w& j8 y) g- p! E
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    - e4 K- Y$ P4 D* d美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    * `* f  T0 ~6 W, Q6 W6 e( t  O
      R6 w1 A' P1 c. |0 c1 `' q8 w苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    , o+ ?* ?) G/ |# L7 l8 G, l( G
    : b$ L  r' g4 A$ ]6 ?“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 s. B5 B2 G( A8 V9 Z, _7 H
    / P% z; a$ @: Q0 E& {  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。
    7 y4 {9 g' D" ~) y0 g' o
    1 x" Q4 f7 j7 S6 o; V& _) K
    / w% i+ A5 y! i, ^; r. Q6 j, u# Y  |; A9 d+ V

    5 B; Y4 n$ t* B8 _( }4 m0 F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。
    $ m& z3 |: J9 x" }: T7 Y
    0 ^3 g* @9 z' f1 Y) F/ p0 \9 ~* O; S) G4 ]5 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 ( b& N2 v% C8 V3 |1 D6 k6 w
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ! ]  i2 N$ s0 m0 G/ m' A1 ~  ]
    “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。
    $ O6 V) P+ p- @  `7 j. y8 }& |0 j& ]
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    , s+ F! V8 u2 v. L  _9 l3 ]

    ' Y6 a5 v2 `0 |美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。. L6 Z7 S' L' z/ `) L3 r( `) X

    0 v0 K4 E, [: P, @: {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。. d* f( r* a. `' t* ~' q* B2 m
    ! X# j1 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。
    ) @; @$ \) f( _+ ^
    ' h$ r/ `  c) V; V/ R1 E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？
    1 ?/ h( f' r: j: E5 h) }" b/ W, r  T9 t8 n! ~3 T; ~6 j8 S

    8 V( e# T7 ]* `) D8 p, i$ B7 K( D  w0 A7 E
    ) I' c* v/ Y9 y  o. K% G
    $ n" m8 c. |0 f
    : [  p. Q% s4 r2 _4 G8 k, r
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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？
    : i) a% L/ ^* J/ m
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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 # i8 U2 T2 \$ E4 h9 ]8 G: B
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    - W) N  @& j: [6 }. ~5 D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？! B$ W* }: @% a  D8 L% U- s3 o% m
    ...
    ' \& ^3 r, [6 ^% [" `! _
    : y. S* c: h' r) V% c# p- K( f
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    % [( a! D. M" e% k8 Y0 S2 h6 I$ t; ^' k# Q# t5 U) j# 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。
    * n0 _1 D6 \: r2 ^3 T( }
    # {& G6 E6 }7 i2 y# S5 P2 ~" O  [) [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。% ~# j# w; D6 z+ W3 ?4 J  k! Y* q

    8 d8 d2 V) x9 i. ?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。
    5 n+ \7 \1 ?( {* }. S2 ]9 o; Y7 J( m3 B) L! p1 M9 X( S+ X

    3 Z) h& W1 B& F& x5 `' O: G$ r' Q* R% j

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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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