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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
! l; r$ m4 ]  [" @4 g' X9 q- `% o1 U* Y' R9 f
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。, n1 M) W. \( J- V- @
0 g3 ^% V; [- v3 `# T! {
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。: W( C, F8 ^2 y3 F- a

) s# V5 @9 U# _# S9 @, Z% {5 k/ x+ i下面发一组照片对比一下：; j7 h: g4 W" s! j4 O5 a! u

' g4 ?2 [! W6 l5 @) E1、        低速航行' `& I% A- p, I, {9 r
# ]+ w1 \  V  G% x- y# b, p

4 ~* w* \9 {! J3 w. c5 D( sBATON ROUGE号
) e' j5 n1 G- Y" e+ T$ ^" m
' V% U7 O$ u0 E4 B
, W1 z: D$ [0 S7 C, T  KV-2级
5 u* D1 @0 p6 i; F- f, c
; [% d# U; h5 L8 y: v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。
. |9 l, j) e' {/ _) w% ?: h7 V
+ w% v6 |$ `  N! C9 v/ [% q下图为苏联V-2级核潜艇。# g# @; C+ V1 ]; c
. v# _. w/ U& s: m: j* I
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) ?) B/ B8 g# b

" g4 l( S/ Q, Y+ x" v5 N
& }& b' p; C6 V( s0 A$ F2、        中速航行% M* @/ `1 I2 @7 J) P
+ _4 R5 E/ ?8 O9 M: E

0 V3 R( [; H2 F: G4 `( k弗吉尼亚级, g3 i7 [$ j5 m; Q

+ r; [3 x. d3 n3 J  g
, F0 N% T+ n* {$ J) s2 oV-3级! r$ M  q! t- R( b2 L) P: V
2 B1 S' W$ I4 r0 b( _# u
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
4 L+ u& X: F/ T3 d5 K9 D# j
( D3 P7 \6 r0 n- C3 i& X/ y. U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。/ v4 a/ t2 x+ C: E8 R! a* @
$ E+ A% H3 E' ~* {5 W2 j" W- a

# Z* |5 H1 E3 U2 s* Y/ s; g( K3、高速航行# u. k( N9 R* E, b6 e  e* p. e

- B6 ?, T, ?: W* T5 {4 K) n
5 P+ V5 l7 B$ s# e高速航行的美国洛杉矶级2 [9 V0 w% g1 {: s  H' i0 u# {
* Z+ Y8 _. s4 c' \, L: s" T! U

) e! G/ I2 h' [( T6 W: Q/ hP级
" e+ |6 N) I6 L- B6 g; ]" A8 M8 T2 k; A! a
% e4 u" j5 n# b
C-1级
' K5 e4 k* G) m/ ?; {3 S5 u0 t% P9 r0 I# Y3 G; b
( I* P& b+ T: p, l" U$ h1 m0 s
V-1级
' b1 z# z* F8 o, ?4 F. B5 Z: d6 j% n5 |
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。2 A2 i$ |. `0 o# L! ?+ F
4 j5 T4 q: r( N0 n+ @2 ?; d
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。8 H5 B; w# ^' X2 b6 L! ?

. T7 B1 f7 m- Q# g. Z9 o. u$ A4
7 J7 p, e2 k& Y; }) W
* o6 k" k+ q7 B6 g5 {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  Y/ d* }( j0 B5 g
- R/ [$ H0 x- m2 L* F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。
# y! n6 j! S) d" o
% S' w3 g$ C0 D, K* K
. e$ m" U# ?5 N" @2 s* J$ 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
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
    前天 09:30

    • 签到天数: 2386 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。
    6 {+ f% }  f1 w8 x
    9 L6 h( G4 V" r+ E  ?) p& V4 f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 # L* ]' f+ I5 i: d1 M4 T% 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 ...

    : a4 V9 W$ o3 |& v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 L! G$ F; T. |3 j4 F

    ' T" D! v* s$ A
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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
    " ?" i: @1 q1 q8 o! 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 ...
    2 x* O' T! v( H! h* K0 {
    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 ' ~# ?7 B# j/ G4 f
    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 ...
    % @2 W; w# A* }5 R; Q" }: K3 w7 l' \5 \
    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
    $ D1 P! R* {5 F8 T& c# j8 K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 ...
    ( q  u: h* ]9 o: M8 ~  W  w, y+ t
    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。* V7 _3 m& N' b" E* b- P

    " y" B% r$ V$ ?5 U- I7 v
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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
    " `! H% e  N4 {: 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 ...

    3 X! O3 B$ }( `6 R+ P+ ?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
    1 x# M% R4 z( Y/ U, ]) p8 Q8 y7 n6 }  y0 q8 R/ Y9 j6 J& [, J* `# L  B8 u
    发几张线图比较一下' J0 i4 S- E  Q  X  ~2 k3 g
    9 d0 J5 e7 H6 Y" i7 [6 P' |) ?
    ) Q7 w0 J9 E" _; i' m  [
    洛杉矶级
    3 M" b! A' e) I/ ?+ E* D& T8 R6 H( C

    " K( T5 y/ M( y$ N) Q. `. r& [3 \. B弗吉尼亚级
    * Y  i( J) P1 f6 J7 X/ I
    & H3 S  ]- H& ]* `. A
    : ^2 _! w; ]) q8 ~6 R阿库拉级
    7 N, c* D! R7 @6 O% \% f& H/ [) `/ o5 i* W; Z! x4 o; e

    / }" o- `  c8 l2 f1 _! h7 x1 g8 o阿尔法级
    9 s6 P! u' Z% r5 r% g. d4 g
    ; Y  y" o7 i3 `9 f) {) m* z
    % O, q0 ]7 I5 W' h: \. \" Y6 _) K( q: B( l1 T
    亚森级
    3 u) T; ~: A1 V5 z& v; @: R
    1 U; E5 O* M# ^; L% n4 H$ ^8 M
    ) [% z+ j& w' e) p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。
    + d) e( f+ ?: K* m+ ?
    " ]$ t( ^# f( e2 ?个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    0 [7 {: P# h; Q% p" |
    ! U* T2 `  j7 B: _. }/ q( x  X7 U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。
    $ c! K5 U% O! x  F6 c( {5 I; d2 ], e* r
    6 W: l! s1 J3 N8 V
    . g" U  i, Q! n5 r3 k5 N/ d: o8 q
    0 x; t! S- R% }( y9 I, b7 b
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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   _9 i1 a1 m5 P' f
    发几张线图比较一下

    * F$ ^( h: ^1 K/ ?% o; Y7 @: l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 ; y. J; ~6 p; t% k* p: z. ]
    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？
      ^% q4 \% \' `5 |" n
    ( u- {5 P9 Q  b: }( R# ]$ K6 O
    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。
    7 T2 [2 |- F3 m2 ~* J" x% F2 r6 a. j6 R# ~
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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。# e7 v, d& G9 M$ r' U5 B/ u
    / @6 x1 M5 ~1 J6 z
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    % x$ D1 @) _& j2 i4 l% {
    7 b, X1 F% d# G5 v$ Y' m" B以上请指正。2 b  g; ~! r6 x' \6 V( R& s3 c
    ( G! O) W) Q& ?+ k% G& B6 q
    ! f. D2 O1 O: M
    & G1 G3 H4 G- ~/ Q* m0 w
    ! s7 [! _4 c2 z; Q
    ! n7 y: U( r- @
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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
    9 c, `  z! m$ m) x9 C" Z
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 - o; U/ X: F, v2 r; @
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    + _0 W/ G! W7 |# z
    ' b2 x& `9 D' D& _, i1 d( e- H. W3 f苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
      C, B& |6 g# @! H$ _/ b" r

    4 A& ?8 G) S( Q* v5 T$ H4 i“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。
    ) m7 q. r1 G5 N$ W) T/ `! b; O2 t( _3 X
    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。# l+ z# \$ a6 y, f% `! {$ U

    $ z+ B1 Z. u- x$ q4 R
      I0 {) D- C9 H, v; `; M; @) T% G% V  ^# H- E0 u+ \0 j( S* W3 U

    ( r: g* {8 l8 ]1 u( }; S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。
    5 w* G) U3 J: O( s! m" x4 c4 M* }) B9 ]8 E8 g  ^& m# d

    6 z( o# H, G0 L
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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
    ' q- v) S: T8 L, i0 ^3 T7 P( k
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ) H4 d& O, S% w“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。
    : c; l! v$ D; ^; U) v$ g, t- o
    3 V. f& a1 C& A* P! C# n! R5 V双壳体对艇型有修正调整 ...

    $ h0 K, J9 A. u. n4 C0 j% V  V# h. G& ^  y& S
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    # }% K; A2 C& ^' g9 b0 x. x# I  H  |' v. d. i+ z
    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。
    2 i* _$ D0 p: B" ^
    # n7 c, M7 q0 o3 |# Q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 v* T. F6 }$ I1 V( ]
    / @) F! ^, m6 |
    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？
    ! W# L) ^: u" ?. p( F- C# o
      p6 N- L8 t6 W6 G8 l( G7 g  z. `: }- }: N1 n; r

    & Q$ ]6 l5 m4 s; Z4 g0 u; B. J. L- X' ^9 k9 t' N
    ) e+ r1 S7 b% v. }5 t1 E2 G
    . M8 r/ I& \& F4 |/ F# d
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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？
    ) L0 A! x) e9 N! l. @1 s  b( Z
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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 ) w2 {2 H2 R8 G! K5 k: \
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ) n, P" J8 x2 }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？
    5 Y; P; y) H. B! Y$ b% f8 V4 G ...

    ) H0 ]) m2 [$ B: h2 _, }; q
    , L5 _- i% `5 y$ R) \: L& F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 t5 p) C& O) E/ V9 Q- M
      |9 i( g! }2 w" x8 @+ g
    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。
    ' E) V; m# k9 V
    9 B% ?& R4 ]5 a. ?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。& X' L4 T1 v* |( u

    $ z: m- l  {3 D; W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。
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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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