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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 1 ?6 r7 W; v1 J
( c! M3 u9 u: \, @8 z& K
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。) Y+ @3 J/ z% x0 ]
5 R4 }5 J7 E+ L, 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。0 A! A9 j+ b# B1 }' \& ?- a

5 r$ |( @% c+ ]) @; B! Q4 g下面发一组照片对比一下：4 A. [' M9 E2 a, C; m

5 X& c# p( b+ F$ t& c" ]$ v8 U1、        低速航行
. Q* @7 }. m5 h
) ~; o6 E2 z) b, S" d, _+ k! I% S' a7 f; C& I, T
BATON ROUGE号# o$ y# ?: Q/ z/ [+ S, h$ C
2 ^' \) t7 q& p. P( V2 r: B) l

: L3 F7 l. \, R5 x: q- A# ~V-2级
+ t) J0 g: b& s7 U* X/ x9 Z) Z6 @+ E  {: k3 ]9 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。2 v7 H  w6 M/ b% e+ }" [

/ c2 s3 B8 Q& Z8 D0 X下图为苏联V-2级核潜艇。
( {4 M! c% O- c% X! C: c$ m6 H: T
. v" u/ [% J; n/ 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。" Z, y8 A( h1 j! p
5 o+ f( Z5 k) K' G' G1 M6 ]

: X. z- S/ r% {4 J% m% Q2 v2、        中速航行! n; }) P" `. T/ i: c: [- m
$ S6 @' V3 v9 }
4 }2 |' {4 c( s" `
弗吉尼亚级, e8 }, M4 N3 b4 A
& a$ ~" B0 u% H' X

! x# P$ u/ N$ o& |V-3级4 ]) o3 g6 K# M: n/ a( f4 C8 j
5 b1 X& I* C# v5 c* _3 D. [! F
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。" h0 g" N. F' ~( l8 q7 l! v
2 J+ f' W( x& |3 k0 Y/ `' 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。
3 t% S1 a& R+ a
% a; V4 G" h- H6 ?5 ^7 N, Y" \; n" K6 k" S5 ]
3、高速航行: O$ Z' T* p' A7 K2 n

* g0 }* O  O) ^* M! r# M0 e
# x2 y- W2 J; m4 x7 U高速航行的美国洛杉矶级# R: z/ _) s) ?- ]% t' r

; h5 _- `' i/ `# D% D1 a- o) k7 b) ]" v% n) o* \* x
P级
# b$ Q. d# c; v+ h: j4 u" C7 t# q3 K( R# K5 h7 P. J

+ M" d4 L" h' q  Z2 Q8 yC-1级
( o' `: \1 x9 c& S  J
" b  o- h! W5 z+ Z! V/ A; p8 T3 J" S# f
V-1级
: G' v, k% W( c% K& d8 h: ~; G% b2 F4 q
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 A' M; H: @4 H( d; A

$ ?4 \2 a0 F0 _! w! A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) E+ v5 [( j: A0 @
1 N+ i8 e' c/ q+ H8 l* n. u2 C
4! l( H  ~8 \. ]1 B" ~) e
) n1 X* \  T0 ^
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。1 g4 d+ N( T& V1 e
! W) F) x/ H* n
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。
6 u- n. c) h) V) R3 K( i
8 @* j! Y4 H& Y+ V7 c+ \+ C5 V4 _/ F& O' d

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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
    慵懒
    12 小时前

    • 签到天数: 2461 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。5 X$ B+ _2 m0 i# W* b9 J, x! U

    * }2 i) i& O9 d' e2 w8 ^7 m+ l! y2 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
    0 n4 m2 {3 u  z. `8 o2 X. |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 ...
    # X6 T9 R9 Q9 a, P0 ~2 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，艇型基本就是个圆管子了。
    - s2 O9 I* a- Z) z) x2 [3 t. o5 Q8 H( ~% \" E% N
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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
    / O' `( z6 R* N: b. E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 ...

    $ g% D! G7 ]& P9 O( A3 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 + ^- ^& }. Y, V; 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 ...

    4 d; |- D5 a$ h, I* B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 d4 q1 K  t- L0 g( Y5 g* g* E
    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 ...
    5 _3 i: r; _; q9 p
    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。5 x9 ^( Y, @& H1 S

    . x  Y- P& z1 p; Y
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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+ m3 j- Q2 @  Y" F9 m( G: L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 m) q1 u/ p( H( G0 @* _! n
    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
    7 }! G8 q. v2 z  s5 q' [& _' P6 J8 ^+ A
    发几张线图比较一下
    # {! M+ d2 K$ y+ {  x, }7 S2 G8 v3 `* r4 \
    1 ?, c8 q7 B8 w: ?
    洛杉矶级+ c  O; f- m1 o9 [2 D( H. R

    ' V+ s! E  Y) u  q+ ?, j7 b1 z& {
    弗吉尼亚级
    + e9 H- Q" m9 x6 ~) h  M  E- B* V
    ; T4 I2 {* k  p( l/ a8 j/ X$ N* y1 w
    阿库拉级
    1 d$ B5 U! V3 Y" r4 v) `4 L8 q' Z2 ?+ I7 U9 }9 Q1 W4 O/ v

    $ h, ~- a! |5 }( S0 N3 {5 c; E阿尔法级# ?' v1 R+ D% I+ I7 [

    & E# W" p% h4 G( u, r, ]- G0 s
    : H4 a0 F* F* j. x; j4 t0 G4 o. \- |7 ^# f$ f( P5 J. R' ^6 L/ P
    亚森级
    . l, v/ M/ L3 B8 M& F8 c/ H3 ~
    4 f; t6 O1 X5 t1 N/ F) C4 a& v/ o9 D7 x3 |+ {2 t
    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。
    * {& {) w) S* Z6 e8 L% H* V8 o
    1 \( x; y& x2 F4 h, \" d0 K4 b个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    - a  {/ J5 P# l7 a0 X: J# u3 Z% X' a& S& V- P+ _
    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。
    7 h8 r. C0 S: n* w
    % Z5 c1 p& y9 E- G; `( l0 R; ]- Q$ C; P& L( a, r% B! L5 ~6 S

    6 c- L+ _; j$ k: ^* ?9 v1 Y# B  M9 c- Y7 Y3 C
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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 $ N, J9 y1 y# E/ I
    发几张线图比较一下
    ) ^) E  g7 t7 u' B7 y! d4 M; 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 6 R1 D; c* ^# I* _) c' [  \
    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？
    % G- A5 ]1 G4 U+ F3 O+ O; z
    , P$ I3 K  m2 d$ N# d- {: M3 y" \# v
    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。* I& N0 R3 B' ?7 [8 E
    ; a: L4 C$ H7 y) \$ w" E' p4 L! P
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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。
    ; s6 t3 }7 _3 F) n7 ?% S4 W7 M. y* [9 F/ I+ ?2 H3 H. a
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    % g0 v- M9 `3 v# ?
    8 Y8 T; ?0 k, h- L1 h" w以上请指正。8 d8 L- V/ ]1 R5 z
    ; g; ]2 a1 O- D8 w  E9 w
    6 |- c+ m1 t3 L& a7 V$ D, w2 n" }1 V
    - |7 d+ [# J6 K/ C  {! i% @

    9 A- z6 u2 r  m3 C, L: f  k+ G; G9 ~7 J1 s4 Q; h
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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 p: Z6 r) p" C2 N
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 , g( e0 |9 e& E/ F  K% J$ i
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    $ S' X! h9 N, q7 b  j+ u9 v
    . a4 x! R( _, {" g苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    ) D) k2 a9 S1 u3 w" f) L! n
    . H2 H. y% F9 M9 t0 G“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。( e' g( O' H! }, J+ n+ ~- c
    ( t. J- v9 E' ]. _
    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。8 L5 @% w, L2 ^" g
    # h$ g7 {& Q" F6 T
      C7 z8 L* i6 x* y, A4 [
    ; _4 O3 F8 I& ^. o5 V
    ( y: A' _+ N4 j, {
    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。
    ) e7 {7 [/ @: @3 d2 q& a2 h6 z2 }& s5 U# Q( C( \

    7 u7 {; s) B" V4 m4 {" h% K
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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 * d: p, L" U4 N8 h' {# m7 F$ b6 T
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 " g' P1 L7 ?( O& [6 u5 X/ _" {. 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。: m( d2 h8 X+ P3 n* L! Z
      @% g5 c$ o5 h$ V. Q! r  h
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    6 Y6 J- Y: }) t! x# D9 ?- b1 y: M
    5 z( u9 C. H5 \: n美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    % N: s- ]! X# O& W' k3 C, q8 v5 j$ T( ]6 Q
    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。
    7 B1 f1 e0 L. B, R; J" p% _& D- b/ U6 {( \' ~& d
    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/ \# o! q3 s, u5 u( r9 w: w0 w* `: s
    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？
    6 q! x% P) c$ f9 _) y/ e
    2 j0 p! o4 H1 D8 J+ \! N# `6 {7 M# U" d" L
    0 G5 O, A8 n. `) J  [- s
    , J8 i2 p, s! v
    $ m' |5 e5 T  ?: P; F

    - [* T5 `' l+ h) X7 H* l
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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？$ g! w: c1 s1 L- Q& }& x' |( ~
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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   ?, I$ z( t- m
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 9 W; y) t: N3 h* t4 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？& @& [& B4 ], g; d7 I& d
    ...

    ) b5 O; j) c' B; G1 p4 d4 J6 e3 x+ |
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。3 O2 g) c& {7 C, C& A# j  v
    2 a% Y, B/ o9 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。) R+ B) {5 H' E+ \* x* _
    4 x+ C2 W4 ~+ \* B- z) R
    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。
    " i8 n7 K" ~& U5 [- b# F$ e+ u, s( P  \% n
    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。( q! V- T+ Y4 g3 [* C( Y

    7 q+ G8 O% N7 W+ ?, r1 I/ @6 \0 H8 T* U) O5 B$ _3 a5 }

    + p9 L% B% Y9 M9 h+ C
    0 N# `2 f$ m8 r9 n, ~! r1 P/ S+ G' f0 ~6 @: F! S9 h
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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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