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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 7 A) M5 }' T  S$ k

$ \/ y# {/ L/ C; i4 V7 Q; x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。& C+ P; ]7 D: @) m6 A/ I5 Z

1 n' X6 c! N$ j0 M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。, T$ M; S- C8 o1 A$ h: g
! ^6 N, W6 v* i+ A; q
下面发一组照片对比一下：
0 X+ p1 @8 {" H' y& l
: @; [  B3 G5 |7 |% {* x: C% ^, f1、        低速航行
3 X7 b# M/ v- r: Y4 j  }' ]+ Z3 A) R2 V# |) M; v/ z

) L' r8 m, P/ |) a5 n; VBATON ROUGE号
0 r8 m* @8 R; _2 p, X1 m  g8 B9 e8 N  B- o
4 i0 e4 g4 k  e: _" _* z$ s8 g
V-2级
. W, M  X2 |' A( t7 n: Q' m/ p/ Q* D; f
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。
6 _* V8 g6 i/ e5 N' |
$ k: R1 c. j: }( \5 i, n下图为苏联V-2级核潜艇。8 I0 O$ E3 _+ ^8 {
, G1 W: {1 m3 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。# d5 W% A/ a+ z" e" ^" T

' I3 h2 N$ T- J! @* F
/ j) W/ N( c7 U. B6 t2、        中速航行# P) J6 y, O' G; q" N

+ E" ~% e. J6 K) w* [8 A& m2 b( m( V( n; ~7 l5 f: n# V3 C2 u
弗吉尼亚级
# ]  O4 S7 P3 C. a% ^" n5 P( p/ r/ k5 k9 z0 F; ^" N+ \
" k+ ?, j& Q7 Z/ ]
V-3级
% ?4 F! w8 g7 S
* d& f! J8 b% I6 f$ z" n上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
, X, J, M# w6 Z/ }. S' A) @2 E2 P  o& P, y3 d
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。, u* `7 K+ L7 ?+ U2 j+ {) c; r
- a8 v( c+ C" A% K

: h9 o7 F- N# f! b$ C3、高速航行5 A+ Q# n2 ^9 [& U

. T( ], L" f! V' w5 O4 d9 k4 f$ B
& A: H8 r! t& h+ I% b高速航行的美国洛杉矶级* X" t% U1 S$ i  h1 i1 W
# H* _+ S6 ]5 t! w4 X( z) o4 N/ s- s3 U

5 V& ]8 D0 V% B, U" lP级
0 @' k8 v; F* T2 U( N+ v# h2 P* a  G/ V$ l7 E

# u, q  i# T+ ~3 U2 I# nC-1级
3 n1 h7 z, l2 ]4 {) y! }' f4 A) W' }% `6 b- }. z, h+ F* g
3 @6 n7 p' o: h
V-1级
: M* B% S2 D- ^' Y9 ~6 x
% d6 l% h2 b  V! q9 e% D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。
* l' S- x* j4 `7 q- `- Z- Z6 o* S. 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。
4 A. m# a/ K* }4 P/ q7 _+ g( t! V" N, L" G; y
4
3 Y4 h# z- ?! y( s4 ~5 H) C3 k& ?# X# a+ a3 Z* V* ]
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。
6 w4 i- {6 Y" J6 C# C
5 ^$ @$ b! W+ A$ G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。7 m3 C$ q4 w% I

2 `; P! Z. X  e
1 Y* n7 |) [4 W: l3 ?4 c

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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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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
    4 小时前

    • 签到天数: 2893 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。
      z( @/ r( u- S4 J) m+ G/ v6 m$ N/ g) K7 T5 Q9 {& ^
    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 # H; l& v! g  f, P; _: V6 D
    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 ...

    7 Z6 H% {5 c# Y- w3 Y' h" a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。
    4 J& f3 u$ a$ i- H1 H6 S9 o5 g6 P. d& H# r- O& X! t
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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 7 Y$ O+ R. E. a  u  M% a" n
    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 ...

    ; h: u2 T( d& k% x8 ~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 + D; B3 o: B+ y# A$ U* i+ }; 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 ...

    3 T( V% t8 m" ]4 y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
    ' K1 S) c0 Y( ?3 S* A& y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 ...

    - L6 q; U) P" l) J" k# S5 ^6 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。1 g' E# _: S3 s6 t
    5 q" F7 y) q! K9 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 ' J0 ^- `* Z+ t& T% v; A4 k$ ^4 O
    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 ...
    % O9 t" @" a& v5 s: ?+ B4 p$ P" J
    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 v* W2 H& P, m: b: B

    ' q8 E4 z2 O1 ?# m  m; M/ u发几张线图比较一下2 A: z) X/ S2 O: d2 i- i! C

    , O$ W+ m% X5 u* Y( u  m
    ! O7 j( K/ \# P- X洛杉矶级
    ; F( B! s# `. o
    1 ?9 L0 [+ {0 V! [9 ?: ~. r1 r, {
    弗吉尼亚级
    / V) ?$ r' t" t" r/ ]/ x4 {, a# B1 K( Q9 a

    - a( }7 I3 q7 q: S' S3 x7 @1 P阿库拉级
    1 R: d- j( l4 r. _- m
    " e- @& Q# m/ ^! ]7 m7 ~. A7 @3 u: L! a1 I. j# u
    阿尔法级" h: H9 R; D2 p2 z

      S' {2 [5 y( G: h* |/ ?: w) E5 k
    & W7 P* l% x$ t$ y3 _  r, g/ l4 k
    2 ~# C/ ^0 L: \& K5 y亚森级8 [8 R/ W( O' }/ Z( {
    3 ~" r! W$ E, N( r% c' R- }
    $ |6 b$ [, `% _; l+ Q+ 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。. m8 y2 |5 L: R) U5 I9 h8 z4 |
    3 N4 F! T( W6 v; I: v) j0 E
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    ; {! I  `, i. e) R  o! j) c  n7 u$ [7 ~& q% ^- |( o4 y
    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。+ O: q; ^; t/ M9 X; v* P; T
    8 |3 Y7 h6 n, z" h9 F/ f- }
    / U5 O0 z$ l7 @; \) ]; w# L3 Q

    ( l0 A& ~  F! [% S  r
    " ]* @. h" e# b9 i+ C! L
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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 ) O7 L, L& T* g
    发几张线图比较一下
    / |* ]- ^# J* _6 `% ]
    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 $ @0 g8 o: m7 P8 L
    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？
    , t" {" C1 S1 O

    7 G2 q( L# v: ]" W$ F( J. Y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。9 \+ Z$ U9 a& Y  h( k3 U

    + k( x8 }$ I( ^8 ^) {' _+ C
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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。
    ; |8 g3 R7 \& }6 [( i9 u9 `
    % ?- s' m+ W% ]苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。& S7 l- i. T/ E4 l& x. u) w2 u) r: D
    3 T- ^" x8 d: _8 @' C
    以上请指正。* s2 \) E- ]# m' B. A( p
    0 P! [/ n' y, M6 c7 v

    - `: U8 |+ `& Q& ^) J6 H; N8 B. J
    . D4 ~' H% L0 f& J; G. \
    ) y1 s8 d% C+ G! L. C) q3 A
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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
      M  \& z5 C0 y+ w
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    8 ^4 @( s  m. a美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。  o4 d/ W* S* q4 G5 I
    9 m4 ?) J3 @+ F+ h8 v
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    " Q* @8 E% d$ Y3 T( D9 W0 E
    - {0 K& n5 v0 Z/ e- Q“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。. J/ r) s- i! Y" J$ V+ ^: P
    , W( B# _! b) u5 Y3 ]
    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。
    & A. u, z- j! x. ]/ v
    # L8 r; N, g8 v
    7 P, u3 I% K0 M4 J, }  M- b
    8 G2 o0 A; |& n+ E
    ' X  [4 u7 `, E8 w% z2 `/ 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。
    0 |% p+ A8 p2 g# [2 Q
    9 `0 o& e9 n; j0 }! ~5 ]6 K/ v/ o6 K$ b/ S2 g
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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
    $ P( _1 X( s9 Z4 B/ A6 J" _
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ' g( t: V( E( R4 }2 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。
    6 |# c; ?6 m; e- ?! T& Q$ ?
    & y( `1 A4 F# A  S4 J双壳体对艇型有修正调整 ...
      F5 U) `0 p, u2 j! B' j
    $ T4 h9 X, l6 X; d: E
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    6 [: |; |4 Q  Z* k% I+ j% Z! h" t! v0 B
    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 k+ j- G( X+ N* V2 r
    2 {- O- S4 _! d) G" F3 I9 v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。, V4 Z( M8 Y, u) K; H- U4 n

    * E" @, P9 P& O1 @+ F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？" r! K( @. o9 @3 j: a/ z1 |: x8 C

    / T8 I$ i2 b3 L. i- G4 W8 C" v% n: _' R4 l- \& N+ d; @. S$ R- z

      l" `% P, r( r. l' E
    9 a7 l& T3 ]# @7 L8 ~! E; V! I) q, t0 t2 D, q
    4 w! W3 g/ A1 R. ^
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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？/ T7 y2 J, Z$ T5 w" H
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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 3 m+ G+ m- C+ n+ w7 L
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 0 ~' F' f9 D; }+ m$ H- 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？
    6 T5 ]7 S( p6 ~- V& t: R ...

    + {* X) ?' i$ A' J7 `7 V/ p# q* V: @
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。4 B. l8 R# ]/ r) ^  v& w

    ; F2 u0 ?' _. M' d+ v3 D3 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。7 S: }$ p  ]% U  g! n* v

    2 A3 N( h: V; U7 z! Y7 I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。* v! S9 {4 J( V4 O

    / {+ G' ^* e7 y5 z% T9 h. L& i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。
    5 F9 h0 a1 j7 a3 B9 ]8 l' u
    2 B$ h! ^2 O) ]- P
    ; D2 u$ A+ }& b2 m* _3 u8 I' _; V" @6 n1 f6 J- O! e
    + H* `& ~& R  e+ ]: B
    ! s  J4 ]8 C. `; `
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

    • 签到天数: 916 天

    [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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