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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
2 @+ P& c3 @  P9 _7 f: z- k( ]# ]8 y: Z
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。
# M" p% T0 u2 I7 [! x
  a* ?" Q; s. ]" R' S# |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。7 M) [) ~/ i3 ^/ k) f( o2 }
$ m$ f" h+ l! ?2 s: T; V4 C
下面发一组照片对比一下：, C8 G+ ]. `" ~5 a  O
- P# a0 D2 l+ L: H. q
1、        低速航行- c" [! a" a; g" I6 {, G
, k, }" C$ G! h4 B

9 y$ B! o2 R9 o/ N& q9 _: cBATON ROUGE号
+ `1 E4 i+ ?- e5 u: k2 M
4 S8 E" g: b# m+ E& {3 B2 Y- M: C6 y1 F
V-2级
8 ^7 V1 N( A( Y& e$ u9 Y8 V" C7 y9 y3 R+ Q8 w/ E( u+ 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。  U& `/ G% F( O4 E8 W7 i

9 Q2 k% D5 G. U% Y4 H& g5 p下图为苏联V-2级核潜艇。
1 f' G. C, W% \2 w
" H3 e" P' p; S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。
# w- F3 n: D+ D) R
; [" g1 p$ W% A# C( W- B& x
: n6 p8 k: Z# j4 l) Y2 [6 ?( Q2、        中速航行
* j+ h1 h( Q+ U7 Y8 r1 J" r3 d6 h0 i
( J* \3 M4 s2 t4 C8 \* W; j  @% \3 g
, h8 t$ a0 w0 t弗吉尼亚级
- ^. s* ^, n* ?! ^- c# Y& _% F- V; R9 e+ G' p8 m
8 X) K( g# ?+ C& N( N6 {
V-3级+ ~2 ?; h+ @! n4 O- B

1 m3 Y$ }0 [% P! |9 ?上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。  d2 _% H) `/ y" f

2 y2 F, @5 X$ k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。
  S& ^* j2 P: V/ t" G6 o: c  M: u; B$ Y5 g7 k% f; Q

; m' [3 @! L) n% g+ @5 [3、高速航行. n2 h3 W! |" @5 `# M

6 W$ }8 s! }6 n( i- T( @( ?* d/ c8 d8 D* N6 T! F
高速航行的美国洛杉矶级
+ G4 ?: I3 J/ D% s
0 k1 y! c4 a, w4 S1 s5 ^* d2 Y" B3 |  N
P级
4 O9 f- R1 Z: j2 a2 T8 y! y* Z1 d
- \" i5 Y1 u3 ?3 a8 q( |1 J) e+ ]7 e' ?; j& m7 R! _% J
C-1级) m( M  l+ W3 a7 C4 I

; g2 o5 Q- s# n; K0 L3 y$ Y/ d' \" L1 u8 Y' c" V
V-1级
/ e9 `$ k$ U' R4 i: q" \# V5 \/ g1 @+ Z9 E& U; ~2 ?
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。9 k* P8 H$ I1 a9 u, W* b

4 d, M- T8 e/ I( x& P; c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。
) z/ y1 r* Z/ d6 J, H% L5 Y3 U) @  ], N, C: F
4
. v( g0 z9 ?5 {+ J; m. p, c
  p8 z  G% q+ S  ^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。
( ~8 g% v1 f  C, L" I% f
; Z* B* ]% q7 _0 X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。9 Q; h, I0 ^! V8 K0 r- ~1 _( h
7 ^0 L, C+ T9 R4 X# x; `' E
: C8 O2 F# G+ Q0 Y5 A

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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
    11 小时前

    • 签到天数: 2703 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。( R, O6 c9 |! t6 @" q) I  i4 R& L
    ; _( w/ w! K5 w2 f& D
    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   B" q  |7 i& S7 b" i# U: g3 g
    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 ...
    / x8 o5 [# h( 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，艇型基本就是个圆管子了。5 \6 s) o" f/ W, V1 e" u- X0 _

    * ]- F; m6 @: P2 }
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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
    ( A8 e, M2 O  c$ E/ Y  R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 ...

    : d2 b) ^# q4 u, Z" \7 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
    ! r# c/ E5 l$ ]8 c, L* x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 ...
    " a" b! E& U; [$ l: D/ ?
    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
    0 m" h* h) o, q! D- S( q2 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 ...

    * Q8 h9 q5 q& l9 N1 y2 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。
    + c0 T- k- i5 E  R/ m& j& r. `' u+ V) [% _/ X& _0 Q
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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 ; T: Y$ f# [# @2 M8 T) m
    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 ...
    # R# G$ g& A, }/ i( C
    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  j; j. C1 s2 M5 Z. a& f2 A  F- ]8 E, ^1 P% ]6 x
    发几张线图比较一下
    + H2 x; F! L4 j; I
    + \# [( G) v- u  B3 Z3 [0 Z: u0 V
    9 z: t! E- W  K9 v6 t9 P! R/ L8 S8 x洛杉矶级' A( W' y" b% W
    0 D; n8 N, |6 M9 n

    & R+ E5 _! _2 w弗吉尼亚级
    * ~1 m2 E3 w6 A4 N! Q4 h( ^! m, j* ?" ~' P- v

    & \1 h# d0 }. e7 O) C阿库拉级
    3 Q. `" @% B+ R, F& O
    ' p" o! ~1 W* j6 j
    . }+ b( x7 }' B阿尔法级  c# M& e. o, b4 G/ j
    6 s/ J! G: O1 N& m* N7 ]

    6 d) k9 Y0 Z0 I3 @+ O6 }1 a" O, ?1 b: _& w2 B" L8 m
    亚森级
    2 L4 p! R3 q/ v& K: c3 e1 V# |/ [" y, Q7 I8 g! \
    # o9 I$ b/ `, n+ H- F& n  k% [
    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。
    1 v3 Q1 C2 J* e7 b5 E* F) h, ]  c% a" n+ O& N# z$ I7 |% o3 j
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    7 s4 B; ]8 L: l5 I( _3 G- S  b
    ( e$ [( W$ J, E; N, d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。
    : ]" g+ K- q, Y& @" ~  N4 J  U
    7 m) V! r4 D. a5 p0 j8 _
    9 X8 _  d% p. W& l3 K
    4 V: e7 G; ^1 A, O4 K7 j
    " ]' ^8 O: s( k* d
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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
    ' \( H% K! O7 ?7 Q发几张线图比较一下
    6 X* |4 U( i* l7 `1 d
    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
    1 L( T+ t! v2 q: L' D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？
    / c- f' {( U8 r8 V

    # [. U2 P6 u" V1 W7 g6 r3 P" x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。% i8 Y# E6 D4 Q4 f; ]+ k. I

    & a# u$ V& J% U3 ~" Q" _" |
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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。. f, h$ E8 z) K' z

    - T/ g8 ^: w0 ~) e2 c苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。% @& b' c& i. t6 E% _' ~
    * c! G& R/ E( C
    以上请指正。( g8 |9 M( m* A0 I

    & N# V4 b( T; P/ ]0 |( P$ U. H6 S+ ?

    # K1 Z6 E# b% @* h, M5 Q: t; a# W
    & N* l! C2 M9 P" c. I5 s9 a- d2 ]+ j* \: Z: F% s) v
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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 : g6 l* z  s, Z. k
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    , |' N4 k9 H+ g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 f1 h% a0 A) v. q+ ]) }! s

    5 R. s( J5 M* w5 w. F! ]苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    - P: w6 D( J2 A, ?- b9 o4 f7 P
    ( u6 H7 N- O: 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 i# l' P! y

    3 C$ h9 `8 ?( d) h9 j/ {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。1 G5 x! k7 P) M/ J) o" k7 Y4 p% q. U
    - c, h, u6 W  e) ^+ K/ }

    8 {4 C+ q+ y6 m0 \2 h6 g4 p! i, Y8 W; E6 e' U/ f1 \
    4 J4 i( c& U. m3 V1 ^% X- @/ e5 {3 T
    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。  _/ q# w9 n: H8 s
    % t* D3 x' ~7 c

    ' w- j2 L7 ~0 C2 V
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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 ' I, v- i; C. L
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    " S5 \2 Z3 D' v' x4 C“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。4 {' X8 M" G9 |" `& e3 h
    ) v6 i; y# i% t
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    ' k2 J2 z. h, j6 Q4 m2 v
    2 X2 x3 F( e1 M, m& a! y% P美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    & ~$ `3 A1 a/ e4 v/ n
    6 W! |  B9 ~* _- t! ^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。
    3 y4 [: X$ v% H% g4 o6 |% ?
    ! w% `$ \. L" I; ?0 e+ g: i9 c) W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。
    0 S; [6 W* Z) B+ ^# X* E# ~2 P" L9 V+ H" Q% R$ ?% y, T2 ]- W
    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？2 h9 }) U, E( G8 |2 U( _, q1 Q

    2 e# t7 e+ g& N( J, E3 \
    / ^# c& l* [/ x  U. N
    1 w- W, X7 q8 |6 X1 M3 X. V3 Q  ?5 y
    0 M5 x. \8 |# w9 A
    + z; L( R9 y) R, O. b) K8 ^# A- g/ ^
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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？
    ' {# D3 J3 N  D6 Z$ R, g7 E# A1 i
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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
    , S- P" H3 P' g1 I3 g7 x
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    & K  A, F' J1 M0 I( W* T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？
    $ z) x5 e% e' a2 K) g* P! H ...

    4 @' x5 V) s5 Y/ V- h, D1 |6 Q" _0 U
    5 P- ^: |, J4 ~& n, r不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    " G  G. i8 }% e3 j
    ( c; ]5 C# u% j, Y5 f7 S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。5 P0 a7 j1 F! J+ R! b
    , {2 U7 d* |+ o3 d8 v" M& z
    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。
    5 k4 U" ^+ {, h3 W+ p
    2 @2 l; f5 e* V5 B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。
    ) G* e0 R7 f5 ]% W( ~# D' X$ w
    ( R& x5 t# b- Q9 F) s
    # X6 \* b3 }( X9 u, W
    % `" \7 T' O: K: t9 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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