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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. @% _, t, q9 ?: g3 }+ k0 x4 n

7 x/ e( Z2 v) O, p' p# o& F1 t$ ]8 h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。+ j+ v& x1 N: {' y& M  N

5 D& P: s( j$ T" v' C" L3 f% 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。- c+ r7 b5 Q/ @. E+ {" A
1 M# E  X& F0 I1 D7 ?9 F& O
下面发一组照片对比一下：
  A* L% A& y- x0 G1 ?$ {8 x7 W5 |0 ]* v. A+ y+ \& M; {
1、        低速航行8 A6 _" p. z3 {& d% ?

3 M+ e/ d, T8 ?2 I# |- F
3 l5 Y9 j& a3 n: d) xBATON ROUGE号
7 p9 p" m6 j& {' q% K0 s! N1 E4 ^5 h4 e, ~$ Q" L( k1 \, s' @7 c4 u
: E* F- C3 r8 m, n
V-2级5 i) t: @- J3 O& n. a
1 x, g( T" j  w/ c% n$ J
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。! c# H. }' {) ~& M# D. l
5 z5 J9 j4 s, t5 y
下图为苏联V-2级核潜艇。9 R  G0 v  {: o

! R- f5 \+ }+ W; A; ]- X9 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。
- S, O/ Y5 P% m  q! ~2 A6 Q3 S, b0 x. `
5 I. k6 A) C' R3 O1 L
2、        中速航行, P$ J5 P: [- A8 g% _. X1 e( D
9 p9 |4 D2 t- O

( `0 ~/ `# t% I, b5 J# e弗吉尼亚级
/ h! F7 `7 D% B# l) Z: \% p# r) @; s8 R) i( J7 P

) h  [2 D! y+ N! J' yV-3级
& v# ?4 m: K( ]( k5 M& i  F# g0 R2 R0 m, }) _$ A! E5 c5 r
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。* W; |2 E7 q# l( e8 G
  ^) N1 r4 u. Y7 X& Y9 t# Q
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。) d9 h7 N+ Z5 c! y8 [

+ f8 ~6 V0 g1 x0 B; L
- o' m0 l% w7 T3、高速航行
/ `" M0 s4 i5 z$ ~7 ~- N- t% T" `

1 H+ @; `2 c5 Y4 U3 @" z. `0 c高速航行的美国洛杉矶级
8 V9 Z8 a  m# Q4 n9 c* r  t! F' Y7 X0 Y
% Z9 Y5 U/ R% j+ g% L% m5 Q
P级8 M( C( G# b( ~5 b  Y, O4 x
$ {- @4 @/ B8 x6 w6 A- s+ z
8 \: F) K0 Q/ Q; u$ [- u) q3 e
C-1级) f8 ^  g+ c  D  \) U1 u
  J6 V0 h9 B( h- `4 m" E6 S/ }  I, c- ~

( o. `* n6 t" x, C9 X( |+ `, T4 i" FV-1级# a) P- e- R4 u. J8 z6 }& l# U
  z: E9 A( V7 p( 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。
7 Y4 W. W/ h% j6 O1 P
5 }6 d3 k3 b6 K9 R. `: A* Z7 i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。
! g! r* b" ?0 K' K8 f
6 [4 N* J& A+ W. b4
: w0 y8 f+ ?. O. l0 [0 I1 h% G8 ^# f& ^4 u% H* k+ X* F8 ^
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。( L  c1 L( T5 f% \1 n5 ^

9 W* D% |% Q% h. p( w  K5 y; v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。
& s% g. f& h' R/ }1 _
2 [1 k0 v! j' e# ?. d/ `1 z8 ~5 V9 A/ N& Y! N# l

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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
燕庐敕 + 4
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: 2612 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。
    . w' V* ~' B4 V4 m; `" j3 e5 Q( Y, z4 {1 ^" ^7 k4 i
    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 O1 Q, C( }% J# I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 ...

    ' l; M; M5 V; Q: p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。0 k/ x; Q/ e7 {& K

    2 {0 q4 ?2 B- h- D# D+ C
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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  _8 ~* @9 t2 h( Z' 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 ...
    , i; y: D6 A  i4 }8 S
    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
    2 b; E5 \- U8 ?) v3 H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 ...
    , B" k" {/ m, C0 n
    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 $ u/ L% T7 w( i/ P. Q# O9 p2 }
    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 ...

    : m! [; X) z$ M; t5 `! z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。0 t, J& e4 t& T2 G1 A

    # j' D% Z7 X, Z' X
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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 , z+ f2 t; r) [* Z6 @- F
    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 ...

    ; ~1 {4 K9 a) ]* w0 u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 $ t( w6 f" i! w" v1 A; A+ Y( ]

    : Y2 ^. q3 ?, S& T, |& \) @- s发几张线图比较一下* L. [7 h' }8 N+ {

    ) _( U! e- W; _+ \4 G: y8 z' V) k1 Z2 V6 ~0 V+ b
    洛杉矶级
    5 |6 K" {8 _2 J; X' _: A
    : I4 C8 Q0 {0 E8 }. u# a: U1 \! c$ i. t" H1 H
    弗吉尼亚级" u6 n% `/ d. E. t3 i# I
    ( L) p- k, J5 l- N' v9 q1 _7 A
    7 M- `0 T+ }- P- T+ w! b1 v
    阿库拉级; g; {0 T0 |- D' T1 {+ K" P
    8 M( ^2 A$ s9 ]

    # {5 G6 t, x; w9 I: u- v+ v1 R$ o阿尔法级+ T- I3 F  ~# l$ E' `3 K) F) X+ O
    7 R+ t* u& s% Y% p
    8 M6 v: H$ ^) @8 Q

    / r3 F1 F4 W9 f. ?亚森级
    - s: X  z: Q' O1 z. }+ A1 N* r3 F% ~

    ! C7 K2 ?( i6 d0 }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。
    # J* z+ z6 {0 W3 F) u. n+ u
    ' o4 X# V7 `2 Y- d: W* Z个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    9 L5 i2 C5 Q+ w# D9 `
    * n  w) x* G7 W6 T+ {% ^) q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。
    6 b3 a# `6 v! W+ Q* y( l) _/ Z2 P
    2 w+ G, O6 ]1 ^8 Y  h" u! I( X
    7 l# A+ i" M* g1 e# w1 h/ G
    $ W0 u& x) w0 w- v) c. F8 F, b% U0 d. ]. B: T
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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
    $ V9 o* K# p( [  ?" K: U7 k发几张线图比较一下

    8 i; I7 A& q! m$ P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 * J$ R& B9 Z1 p; o
    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？

    # i) \1 u& H* U% k3 P4 W  G/ t% B% t5 \) c. ?; c" B6 _8 e7 Z
    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。+ |! D5 c8 E- b# U" H- [
    8 C9 P4 d& p6 Z+ [/ H
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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。7 `  o- p, y! L( `

    ' M! A$ A. h, w& E苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。8 X! g$ d* J) s  a7 _

    9 O1 q* l  N- W3 v% P' n6 Y以上请指正。) M* M  x, b! I# E9 O1 R
    ' i$ p, U( c4 |0 a  o( n; c( i: c

    5 n4 {& o# L: \" B! J
    ) K  @, H( a9 K0 t7 E' L5 @6 v! _
    + r% U; q  W. X
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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 # t1 k: n- D0 a* V
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 8 E6 T$ U" L8 ]
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。4 K5 |3 u3 ?4 i$ ]# s9 [, h

    , t/ R+ H, N2 T) s" d) t5 d苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    + K1 s* M2 {* l5 e& N0 m! x0 u8 \9 V  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。
    - s0 M8 i9 E) |$ g+ Y5 g: W* D$ T1 l) S0 W7 X* y7 r# u
    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 c. U/ A9 ~0 H- d5 `. h/ b. m1 \0 V) v3 r. H

    ' s6 I! k: f8 d! i1 I7 c5 r, p! E9 O; q
    1 S1 z  ~  N+ w  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。( t/ b/ S  k0 T' F
    0 I* U) E' w1 |7 i( f; O! A0 ~& X
    ( V0 H7 ^4 t3 V$ S& L' h0 K  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
    ' \$ a2 m7 m: C4 B: [+ X
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    & T+ B* [8 G8 E! [“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。1 l% f4 l$ P- L4 Z/ Y
    7 Z9 p5 |! B/ W; m2 m3 r
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    1 z0 O) L" I( s5 O4 T1 v2 r

    ' m) Q  p- I9 J3 R0 y2 q美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    ( A" o  H7 f! D0 ]3 s
    & |) }7 R0 x4 ]& ~: ~0 @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。& v# i9 a7 O, B: q' p( x) q
    4 t0 Z: P# m, ^; R4 A% y
    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 y8 c1 G  K. l
    6 w" d" Q8 ]4 Y, s5 f  K
    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 g1 C$ r, T2 g/ I
    : S, W$ c% r( \( S, D7 r% A$ o! p; t/ u# D5 U
    7 h  ^- s" ~; y- V+ u

    ' a# m5 \! P' Z9 R9 C
    : {8 V0 |7 }6 B8 {$ [* v) G
    $ L& o- J1 Y7 d' I7 x2 A  d. _; X
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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？8 [$ l" {1 w$ g. O; a
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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
    # k5 d1 y% O5 D* y0 i
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 - J& g) C) Z0 s( m; q  P2 e9 t6 `
    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？
    8 Z4 F2 ~% x% _3 v5 ~ ...

    0 h2 M. Z" `/ k  l. o" \8 h' S" I" ]4 X" R6 m
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。, _  X0 H5 v* P
    5 L3 ~, N7 B  d$ ^
    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。
    ! F/ C/ P! Z( g2 d5 ?9 A! u; T4 \5 X1 Q* H
    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 _; e- U2 O5 G7 q
    ) S. E/ H+ p7 Y' H& \7 g  B. F
    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。
    2 g5 f+ U) a9 J2 ?$ u- h1 ]' b# v. v: K% @. T" A! ^

    ( E! `/ j( U7 Q4 D9 v4 X( G8 h8 u$ q8 @# t
    ( N$ p- }) }- @( o/ x& n

    2 Y- k* Y0 ~# D7 g* k
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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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