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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 5 z6 u. [1 h! R

( o5 ]6 n6 Q3 g2 a2 r- g* P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。4 o0 k0 f0 B& c0 v7 ^
! @9 o6 r0 {' P! X4 x6 A
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。
4 C/ u/ K* ^7 g9 ?8 {3 a& Y7 k1 v2 {
下面发一组照片对比一下：) U' D' n. X0 Z+ f; d
4 N4 l. g! Z/ F, Z/ a1 G
1、        低速航行
1 }0 M" v# W, W4 ~# {& n- l+ P) a' A, e* K6 H: S
! p, [0 n2 n9 g0 L
BATON ROUGE号
1 C$ {8 I1 S  Z# H% i
& m1 ~3 `, H! G$ Q/ ~3 O0 {
0 y8 Y- c- Q! l$ t2 P. oV-2级
  N- w5 B- c! k# F* |
1 `4 L7 g1 P. E( H) a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。
. ~2 r: I6 s7 y7 q. S' r* j- o! t) p# N/ a! u: t/ i! m" e$ s8 M8 j
下图为苏联V-2级核潜艇。7 O1 ~+ W- C' C$ V8 z
* _3 u6 m) w$ _, T7 G
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。( _) m: m: j( _4 D# `4 A
' \: m4 \1 Y" d& W
+ t2 a" X; b, X
2、        中速航行2 c0 d/ A8 F: }# M3 m; M7 t
; z1 J7 a7 b5 ]! w# R8 F! o

6 C- d7 k7 o* x7 x- _弗吉尼亚级
; I$ u6 A4 \" ?: e: m
7 W# o& m: t6 m% G
- @0 x4 }. G# M. @. a" @8 CV-3级
; d- ~/ i  s7 T- N+ X
, T$ T- }: o8 [7 B8 z/ t% Y  x上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
# E$ v. d" j3 H- T* X. G- i% q/ P$ w, D, k7 m9 k$ r* 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。/ x* H8 d+ i/ A/ `- _

1 t6 E# ]. E6 @3 E8 q8 w: m" ?9 ?
3、高速航行) A1 z, S  h! s3 l0 S" r$ U0 a

- y+ z# z5 Y) n7 |, B3 e+ t
$ r' V' b2 g) @. I高速航行的美国洛杉矶级+ y) H( _! X; Q4 m/ m& {
: }) j' z! u) Q( k. {3 @+ A

& X3 A& E7 y8 \/ }P级
& c0 v2 r# V6 {* f1 G9 ?4 v( k3 @  l4 v

7 P; m/ x4 G! j3 ^1 `- OC-1级: f) v4 ]3 \" w* C7 u  S
3 ?0 Y, L$ M. s/ D- Y, g% \( e

5 q* F9 F. N4 w* v* }  ]V-1级0 t+ n- }9 ^/ r4 \

7 v! [- Q4 U' x! P" l. o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。( m9 S( d+ A( q% M9 f
  F- S6 k: |7 N. 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。6 s. l: g6 a* u- q6 t. u# m

% V" d& {" r/ U; S2 ^7 v0 {3 [46 z# L# ?+ @# K% J" j
7 j& ]& ?  y' c' j0 Q
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' {2 g$ Z% ?8 u4 @6 e4 T, l5 i
+ E9 b& V1 [. D: \* L) e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。& P: y* V, Z- J5 |. E$ H, a, Y
) A2 s( I7 c% G6 c0 ?6 @/ {1 P: Y
5 I( l7 n$ @! s

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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
    12 小时前

    • 签到天数: 2658 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。
    ' M& T. o) i5 a! w% @- D  H( S( K* y( L2 {- D) w0 R
    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 _; a0 ?+ r) ]0 h! A/ M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 ...
    * K4 j. N. d  {7 E# v, t7 ^) g9 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。5 u% h: E1 t6 ]/ x& y
    # v- j8 ~/ q1 L2 {9 o( B! H& x5 _$ b; [
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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
    ! C+ _$ F2 z4 T! h) 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 ...
    2 ]  z  G: o6 f3 d% v! }/ G7 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 3 `9 j- i' u) Z$ A6 Z, ~8 c
    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 ...
      x" V9 T, ?; l+ Q2 i7 @
    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( f7 L1 S: i7 ^
    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 ...
    1 K# O  _* Z/ @9 |
    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。1 w8 B) B1 c/ h8 O7 W  _$ q4 d/ c) h

    0 M* l, o; h( W* ?/ Z7 i
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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
    ' M- y3 }% T$ M4 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 ...

    & U8 ?: M( I. @# m& @% T4 h  }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 4 Q, a" E- a+ Q+ w+ @
      i6 R9 \, z- u
    发几张线图比较一下
    2 H! b6 G( K! B7 f  @9 R: ~7 `% L6 c8 i  y

    9 S! x$ a. v+ T- S洛杉矶级( P+ ]1 t/ P6 [8 u7 z/ f5 Y3 S

    : D& ~9 E& u; ^6 Y4 g, v: U/ H) E! k- ~# ~3 l0 F
    弗吉尼亚级
    + \  M+ _7 M) \. O1 B2 ~/ H1 ~7 W9 k/ @+ G" }
      L+ E$ B( N4 F' r3 Q$ Q8 h, J
    阿库拉级
    6 ~* ~' Q* H. [5 d; p8 C6 Z$ M5 |+ w2 @' z  @
    4 J' l; {( u: h6 N
    阿尔法级: r. n" \7 s- J* M3 h+ G

    4 Y/ [) b% b% ]; q/ {' P9 ]
    ( d2 K7 \; i: u% \- F  W3 ]4 N0 E
    # Z7 p3 C& h" V亚森级
    4 ~# a8 x# a% g9 _9 a+ f
    9 {" G; q2 |1 V2 G6 Y3 U- e3 ]. ?9 J  f
    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。: Z/ N# ]" M3 z3 y# a

    4 T( K2 u# X$ o  R+ m个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    - N- C# g" x6 s$ A; ]3 M0 F! W1 ]" |+ c  b* K6 h! [
    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。- i7 i0 z8 V; B+ \! I" A
    4 }+ p) z) S; e3 H) R
    4 R6 b) m/ d. l( C3 `  Y3 X

    ) ^! l7 I' y: B" I" x% r' m+ Q/ w/ ^8 ~+ _" U# A* N. }3 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
    " Q' v; I# }' r, ?发几张线图比较一下
    . x8 L) A; a4 B6 E7 a
    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
    # k( \# k5 V8 u9 A& T6 U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？

    / _9 b8 Y7 Q6 J  R7 g* z( Z
    / N$ g+ V6 d3 D8 l6 F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。
    " ?' C( S8 L$ e5 j# _' g% V) q0 v0 H- @" ]2 }
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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。& t" P8 `* F1 _" X4 [8 f) t4 }
    2 E9 J$ w, H6 m9 D# _
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。1 `( v) g; ]2 }: x; V2 V2 P
    / p- @$ I* }0 z2 l5 E
    以上请指正。; o/ M0 j7 s8 s- S
    $ L4 K6 w+ ?4 y$ D4 R! ^

    0 `- U6 M2 B+ E. T) S, p; F5 H, s4 L! ~
    ! N7 W3 w2 \3 v6 |; p' I1 J, [

    ) g0 m( }) t: {1 K
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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 % a3 z2 |, L6 z& B
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 : i# a0 s" S% j" a0 e' 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。
      M: ?. a: N# z# p, u* k0 w6 j/ ?3 Z" @+ l
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    2 `" X& q. O4 A* \' T& G. t1 w& p3 |6 e9 S: u. }! c5 {+ D
    “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  H1 K1 X2 y1 N8 l( n/ u
    ) d5 c4 R" O# c" S) b6 t" b+ I2 P
    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。0 _" Q, m; i6 ?& U' w. _. e
    % X3 u: h" l; _( D$ S

    1 \6 a0 S4 V& y- w% B6 \1 a
    / A% @) ~$ x$ M7 o
    8 g1 D4 a& t6 Q' i  j- h( 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。3 r" h  y* i. {( K
    ; `% p+ R% `* G2 Q  \. l1 B
    ; D: q3 \7 |4 A4 x! S
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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
    $ P7 t' h8 h1 c9 d3 |$ ^
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ( U% D' G; H6 R) B! u“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。& k( Z. d/ V" Q6 p" j( |6 Z
    $ ^/ a3 F6 d: K! [( x; A3 d
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    9 h) t# M# Q, M/ [
    , U, }" q9 W5 i
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
      Z' \0 a  e( x' |  f, _3 G3 p: v2 W) F: A
    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。
    # R3 N0 s6 {  \/ v# Z) |$ n; A: z4 `+ j. h% 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。, ^2 U; E0 A5 [' F5 p, @  W

    / Y, w# @0 O6 ~0 M" y$ l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？
    7 G) ^0 ]5 ]7 A' N, Q' p' j
    9 p4 w' V* p& w# v3 Q. D) g6 @- c* T$ C# Z, T1 r

    3 |$ I! q2 h9 D
    5 G+ G" D$ Z1 r- S7 L0 O/ R4 O; s9 x8 [

    7 Z$ U/ P& ^; \: d( g* w
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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？
    % _1 ~( h" K$ }! y" Q) L" B
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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
    $ ^9 h( h# s" r
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 3 l; U' Q3 w; D) x$ `- v2 q) p' z- K
    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？" ]9 {* G; q! M- p: V# i
    ...
    & x2 n4 k- `8 A& K, d3 n

    + H0 y; p! [' O6 r2 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。
    $ S% I% a) W; ^* c$ `
    $ X1 w% X( U" E: R) y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。* P& @9 L0 h3 ^2 T
    : o5 J+ G8 c2 @4 T
    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。3 X- D- J! k+ a+ R" U9 e+ W9 ~

    , b1 W1 H: g' g. R  T5 J& q$ t# o" k: T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。0 W  W6 d! f5 ]$ M
    * P2 ?& D, s0 F& Q  K
    9 ^8 k% r5 [4 ]+ @6 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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