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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
$ B) H7 N+ h0 `7 U" }* C( U% o* _: h4 O3 S
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。
' D' i. H: W3 U; F/ s  ^1 t# a3 R' Q
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。
! a0 m3 V: J; v+ ^+ u/ N4 s+ y9 c* ^, a/ p
下面发一组照片对比一下：
. D% A* u$ w) k# l3 i0 f) u- G5 \( @3 F4 R1 k7 ]# b& T4 C
1、        低速航行
5 X$ s) M, r4 M* a# f3 K$ `2 }2 h7 _  R/ q

& V; z6 U8 G+ l& |/ p/ \2 d# ?4 ~+ |BATON ROUGE号
! }7 m# \( c; v  ?) U8 f- P7 k. \8 t+ t+ {* t: L3 u
, ?' e- f+ U# K
V-2级
7 L, Q3 i4 u$ t5 J% l0 o8 r; m7 m# b; T3 s* P/ n
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。  K4 k5 V4 B9 o4 ~; \/ U
; J+ o- P" A4 d% r. d
下图为苏联V-2级核潜艇。
+ [. J' X3 K4 m
; r" R5 n- ?4 k/ ?# @$ M4 s3 f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。
% {0 h, z5 ]0 c- @; l( ^# m7 p  M+ e: r) b

6 R$ h7 O, I/ A7 M: c4 j2、        中速航行5 x& L/ g, a5 Q; q

1 t- _. d' q2 _& H. ]5 j8 v8 F( b
弗吉尼亚级9 i9 r# L4 _; G# i

8 ^2 N1 I) [. R* D6 _$ h
7 y- ~* o. z) l$ p' i3 h2 D( _/ lV-3级1 E% s0 o; N8 C7 b

3 {' O# q! o- r# u- |/ f* Y上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。% \7 ], I$ D4 _6 Q, j/ j* e

4 p0 j5 f2 w! S3 x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。( U* |& m3 I4 h+ J1 m' M# H
! _& o2 T' v: H! C; ]% `, Z; ~

' o: T/ h$ Y4 a4 x; T' f3、高速航行% Z( w' H  Q  K& k! Q% R) l7 ]4 _' v

/ O0 f0 t$ @! A- y3 e( \3 m7 ~9 y
0 ^! ~8 @0 Q# m% v9 @: {/ c高速航行的美国洛杉矶级! W- g' t0 c6 j: }

; |5 z/ D9 |9 e0 j, X7 E
8 n7 N6 B, ?: u' ?P级
( m2 k5 p6 q! \3 G% s1 }  z$ o$ @& Y

) B0 l* Q! c$ {5 W0 z# ?C-1级% O6 Q$ \1 M5 M$ P: ~8 P2 q& d. c
* K- k/ s/ D$ N) [
. b5 \, M- B+ C# g1 G6 F
V-1级5 U, _3 ?/ P0 J( |: b& [( m2 j

- G: D# b: L. p! q2 u- G: f" M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。
5 `0 L3 M4 y% D+ s8 A5 L6 a$ `* a. o. o( s9 |9 ]! P. j
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。
' }- A8 G- J9 s* `4 R( v8 H
0 b) k, E5 Y! R/ a) g7 K/ v5 C; J( e4
! Q7 U+ L5 J. I! J: w. U2 M' C" k
; C" z5 t& o3 Y( _/ t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。& H/ k! l( d. o; K/ I# M. ^
0 P9 F2 Q  ?, `, \) I: J! I
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。
' x9 E  j% H' R) [! @9 m/ s1 E0 s% i

3 [! V' U3 X" I( g# o2 z! o

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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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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    4 小时前

    • 签到天数: 2564 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。& N$ G: K# c0 t- a2 d( t

    ! o& q, ?3 V- b9 H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 ) t# K5 L! N! @8 \7 e; y
    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 ...
    , Z) i$ _& u, w
    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。9 @& @+ k% J- M" N, S

    ( H3 n: V7 J# P  P0 m
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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   x* ~( ]  p! {6 f4 \4 ]
    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 ...

    - i8 G+ l& D% r: R1 f- W  ~' ]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
    , l6 v0 A/ c) 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 ...
    * [5 r7 q7 a" P; H  f
    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 " B6 ]. L. I) R  i. h) o
    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 H* ~1 b0 e: w; m  q3 Z+ q5 x. |4 W- [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 d6 f0 x0 m+ h5 i' j% y5 h0 f* \% F
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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
    ) ~& A1 Z! X( A( }0 \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 ...
    8 _% Y5 g. B9 c6 H% u, L: b* t. k
    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 . q+ s1 e+ M$ ?9 r9 P: \: n

    9 o+ f3 @: E, E发几张线图比较一下
    " n' B5 w5 j2 Q) R% ~; F
    - Y3 d- x  |; r3 P: Z6 c- w" X- ]* U$ G$ d
    洛杉矶级; Q6 d+ p: X0 {; g7 K

    9 S& O8 {4 k2 H: l$ Z" \0 X( q& v8 R- l8 Y! _+ p' k+ `1 t+ w, Y
    弗吉尼亚级' a9 V% ]# N) v9 T2 a

    6 I4 j5 K( K9 b# Z" @' G2 g! B* f$ A- \2 X, c0 g+ p0 f: c5 p
    阿库拉级
    6 X3 W$ T; O6 ~
    4 g( C/ Q8 y* ^/ h' F; t  E3 I' j* a  ]4 Y
    阿尔法级7 k2 R5 z9 P$ c! x, `0 i
    0 }  F1 _$ ^5 w  h  c, b; ~
    ; v# A* f6 s! n& \4 S
    3 s% @4 `9 K& ?& ^4 m! g
    亚森级
    " L4 [+ I% l3 x+ q  \8 c/ u
    ) C7 c+ s" k( ]( [
    7 o2 K7 I" k& u5 f, C3 n4 N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。! \3 e$ P- f/ s3 l
    + p: }1 P9 l. C, |# n
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    3 H: S  F2 H! _/ h# Q% B
    7 s6 l. [# c3 f5 s* 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。
    1 t! x' a* K  F) F* M
    8 w+ g2 U. D6 i% O; B/ q9 h& q) y% U( {8 y! T

    2 Z. F( p  j, k4 Q, p0 e! F
    ) R+ K4 L% R6 r0 i& T6 M' a
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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
    & @4 B0 t, C2 H( f发几张线图比较一下

    # O. H1 E7 Q4 j$ A# D" W) Q- m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
      P: L5 R* g8 i0 a0 x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 P% C) t3 V7 `/ K
    9 O$ Z0 |4 ]" G, u
    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。
    0 s1 H0 h' Q$ L. e, z% C3 l+ [: X
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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。
    , d" l; ]' ]. {7 U! W
    5 z& G* Y% S# x1 W苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。) c1 }) ^0 F. s4 W6 t/ F/ X
    $ i, v2 ?( f! m4 X/ C
    以上请指正。2 ~3 j- E5 S5 ?
    : t3 j# n1 p& W& U1 S
    * H/ m, ^( x- m% p- Z" T2 F+ }
    0 d; y# ?. t$ F4 B/ }- L9 t

    & V. S# W5 k6 ?3 i1 q
    " E! c! n; }9 r+ U
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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
    ) F4 L% @' V$ ]7 x0 w3 A2 I
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10   J, o  l& b3 |& y5 z: o
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    5 s4 Y2 R- ]7 v9 [: m( Y* `3 T4 ]" e$ {/ z, {8 w1 t( |
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    4 F( f7 S5 H& K/ `" b- k( R6 h) l5 w  m

    4 }- _( I, |  w+ V“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 u' ~0 |* F) _: ]! ~/ P; ?$ R( G* Y
    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。
    + {5 z8 C8 ]" ]; ~. w" r
    6 E. ~" ^4 A: c4 V, L' ~0 h0 }
    ; Z& }2 P( H( K/ D/ |* n# O
    6 A$ k) c; f& l) F/ w% S! l
    ; m+ K- I4 E8 E# C' 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。, W7 \- g0 X# O- n, ~6 ^/ G4 r

    * y2 G/ C% o. M8 B
    & Y# n; R5 `- o4 m+ l) h
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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
    * W+ |3 V8 j* }  Y  h, Z
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 & s7 W. A5 s# ^/ {" ^9 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。: _9 x; V0 S* G: k  M  N

    " Y' F6 z7 m: U双壳体对艇型有修正调整 ...
    3 _- n5 {3 e1 L- m8 _

    , u) c7 F! w9 l美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    % I! Q+ q& N( p3 z4 @4 C6 o/ S
    ) ?: M' j( g4 O/ h% @; ]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。
    6 M* `7 i$ _7 S/ J
    ; u, i0 X7 w" a* J% I5 @/ I4 G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。, d3 O0 U% P$ v  {

    8 K4 E) Q; {2 Y& Q; v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 w! H4 D' e/ W) G) O% `' A
    ! a+ F, h) [2 |" a/ o) O! u0 G5 F
      Y  g# e/ A+ e) O
    , h4 @3 `% b, }( K
    - C& Y. q8 B7 Z7 N

    " I# n  W/ V5 Y0 ]6 ]' }' m
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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？
    7 m' Y- I6 q7 q8 B( q+ }5 `
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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 y6 z; E/ L$ T! S
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    0 E% `: V% g; \/ g' A$ J: {+ Z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？
    ' L; p  t9 E5 {9 e" `  F+ v& A1 o ...

    ( H5 f7 W: o) y) W. J2 g5 S9 A! X2 H2 }) ?5 m! K) L& 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, p6 i$ {, v/ ~$ n
      D8 d0 M0 z& h/ Q9 R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。
    % q6 `; ~( p5 e  B/ m3 M9 k! ~
    0 e. J. q+ \/ k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。( w- \' |1 q" d5 Y3 E5 }# X

    / I  @: S/ P. u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。
    1 A5 j' S# G- G9 p4 @! L# Y$ ~( Y; k/ [8 j' Y

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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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