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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 ' W9 `1 w4 N4 f/ a4 ^& A9 S0 b4 V
& d% S* H3 x( 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。
. H. b8 o; ^$ U) x% f6 I2 x  o1 Z! p5 ~) M- R4 Z4 `4 N' \
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。
& {# H6 {; W; v( j% R* {- V+ C
5 \* I: o) A4 G/ D# v! N下面发一组照片对比一下：
' ]% ~3 x: Z' A, m' g4 q: S. x$ @4 B6 n( |
1、        低速航行
- V9 D# \4 |. d8 ^0 L3 K7 B  k, T, x/ r0 ^* T* c" ?& E0 v
- ?3 |3 C" {2 S4 I4 V9 M# S
BATON ROUGE号
5 K4 r3 F/ t6 d8 v) E/ m" y  c" h1 Q! [) S: m8 l

& s0 O# C! ~0 \* X8 U$ lV-2级
+ D2 J5 R/ m9 F7 A) W& C! A& z6 g2 l, Z( g
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, w2 d1 f: d) W* H
) ^- E* x1 v: @% x4 M下图为苏联V-2级核潜艇。
  f8 r3 X9 r0 _/ g# L
, Z9 n" l  @1 `7 H2 R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。! v% {( D; S: C

" p1 D& x" I. t& O. ^8 W% r
$ q8 N1 o4 l2 ^) C2、        中速航行( v6 Q  |5 Z( E% ]1 Z3 {* Q; W) p

, r' n& J$ k+ O$ U! _
4 d3 g0 v/ U$ z+ `5 \6 g弗吉尼亚级7 S. i1 p8 \; a6 Z3 F
2 V& D5 y) s$ [1 g! ]4 e5 @
& g8 }; G: Y2 h" m' U7 @! q
V-3级
5 J% g8 i- J/ u% Y  R: Y8 }. m6 d$ A% }5 P  U
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。( p. O0 D. @' u5 q8 @: L$ H

5 ~. }  [4 E! b0 U  E; 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。( `" m, d" t, M1 n5 V

( j  b5 c1 k3 r6 n. n
6 q+ n, n, r# j) ^' H9 |3、高速航行* g6 D& ]' S8 T) J+ `' s5 P
. _7 a9 j* x  y8 ^$ ]1 x" T+ }
' Z$ o+ n! x" {6 u: b
高速航行的美国洛杉矶级
( A8 M) i. P1 ?' I7 B2 A. v, w
, r# m6 Z* {/ `2 u: b
' G- ~& S4 z9 }( u; ]8 ], UP级3 Z. ?) a6 E9 e: }) }

$ d, `; G. A( [: B8 @% K, S. }2 V- Y; Q, X, w7 E5 z3 I
C-1级* Y3 T9 G. T5 o

3 y( Z5 ~' S3 o; n1 W" R' d
& S* r5 U+ ~4 e% J/ X. mV-1级5 P: ?( X( J' j3 ?/ y: g& `1 _. k

+ M+ C# d$ ]8 c+ t" S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。  g( I1 k. E# r5 t
  ]6 }0 v5 i  x+ b
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。
" Q3 c& F0 I- P( r3 K" y3 }( ^, f- X4 l8 X( f2 s3 H6 n6 W) p1 Q
4
8 @( \* O2 e9 q5 m  S+ Y; t1 _4 L( U& U- \0 W; t# a. w9 A, Y
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。4 ?, O% {4 X, f. v
0 a" P7 Z* J: K7 l
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。
4 h" o& {: c2 k3 x$ ?6 W. e# T; p- O1 }

% {, z  g4 X: G/ o0 U/ `8 R& o

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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
    7 小时前

    • 签到天数: 2780 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。
    : p$ G* m! z. I3 M4 `  k
    ; g# p! L9 ?  B+ v% a; 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 4 |. z6 r5 Z7 r6 I, J
    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 ...
    % T; w: K5 ^% C9 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。
    & M/ c' u7 r% `# W9 @# ?4 m9 }3 x! d1 o: D/ d$ D  k# M3 Z
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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 N8 O9 S5 m- [5 s/ M- m9 B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 ...

    6 t1 S  C# ?2 [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 ! J/ F" D8 ?! u& }" `) J# J) W
    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 ...
    & R% A, a/ A$ u5 W* w
    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 . P  g( O# D' `# `
    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 ...
    ) \- [) g, U; Y  g" h
    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 k; T( _4 p5 t
    ! P, B/ j! z, ]$ B6 f9 f
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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
    - V" @( l/ O: j2 C% t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 ...
    " }6 S/ w6 j0 ]
    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 n! n. G/ d6 {* ^0 z
    ' v; u! v. i' d7 h: k3 k发几张线图比较一下- r7 x/ K+ @9 r1 Y8 C7 ]
    9 D2 T" V9 m$ X$ I$ F) ]. d2 w0 }
    ; c2 S& E" K; Q" K
    洛杉矶级) f8 L( o8 M+ A" J
    ; u0 E3 C  |$ x# g
    $ N! |9 E1 R+ }1 l
    弗吉尼亚级/ P' u% d9 F( w( K+ ]* z

    ) S, A9 D+ \5 ^% g! T3 h  M' r& W2 X  `
    阿库拉级  o' N' O( b4 C4 c
    9 u" e6 R9 J8 B, o9 V, D

    - Z* O* q8 f4 W: p  v* |阿尔法级
    , f# \, y7 u1 D1 e- y* E% X$ D/ [' W1 a+ Q+ V5 \. x3 ]

    ; C$ s$ X1 g6 Z9 _5 Z3 N  i. `7 h9 k/ A- R) {# g5 z' G0 G$ S& w5 D
    亚森级. d! a" Z2 @2 W2 Y$ M1 C0 S% ^

    3 D0 R% S6 \3 H2 @
      g! w, Q7 A6 D$ ^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。( s8 }7 n# Z4 a  t( W
    0 r5 U# V" t7 C3 ^
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。4 m0 ]2 W1 s0 q+ c& F& N. E

    8 G2 [' h2 G. p& 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。
    9 n* {2 r/ s- |9 S/ Y) _8 R* J! Z4 N$ F) O) g

    * j, n5 v, E' b: a2 j$ y, a2 D( k: t* J" ^

    0 V+ _, B9 _- @
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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
    3 R. t. p9 ^/ H& s2 F发几张线图比较一下

    1 h0 B4 }3 u- j. n/ N* E- w$ \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 3 D- D$ T0 }# E! ?, 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？

    / Q/ D& g0 N: \  J7 J- E8 v- [% i; ?: u# o- y" F
    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。
    & X/ C1 M: q* x$ M) n) h% _. r/ u9 e
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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。
    6 F0 \$ F* D. Q" q% g: O, b) @/ g9 i
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    : `; R' K5 T8 ^& L; D. E2 t/ P6 H8 f+ B, s! S
    以上请指正。
    2 |* [6 }! [: W$ Q( @% A+ Z! ^" H3 ^1 m7 K

    % M. V4 q, a& [7 X0 E
    9 }7 \1 i  S/ i+ C
    5 w2 d; [  J# l& C* _3 Y3 E  {
    9 x2 n! S) M  ^- j
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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 % J  x" T& |& q* d4 b5 Q
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 4 \6 C4 E! a) q/ D6 K
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。2 w% K. q) E* B7 w8 I) ~- p: {
    % ?. d/ B" p, t' A- }! j: m6 K2 t
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    : K5 k  @+ o! k/ _1 i
    - W) M! h1 K1 x0 p+ A7 i, o7 U
    “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。
    % u# R# d0 g) f9 R7 U% v" |" R4 F* }
    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。
    " @/ s7 K+ ]. g8 I, ?" |
    4 |0 R) P4 J# h+ x' ^) s
    4 j. d3 v, U5 y, \! y; v- S$ |- e. d3 G! y
    3 W. z# ^/ I* m! K* G- [& ], L
    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。
    & p5 v3 j# W0 |/ m: ?. w, u8 c5 i" ^
    3 A' Z& Q. l9 V: c# x3 i% R8 C
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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
    . X3 A* B* ~2 S! i) k! B; [
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    : f$ V) I' {4 |9 Y“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。# R, _$ B/ e. c/ M* J; `
    9 u; i/ a' q8 C: z) G
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    , m! u6 \4 X+ ?; N4 P5 c% K- r
    / ]: B( c; n$ Z/ U" P  s美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。% i( \, \- x" M: }5 i- u9 O& V, e

    7 N" S2 e4 F+ U$ 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。
    % e) u$ w0 E7 n* d) M: x& G4 R" u
    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。
    # {; \* h: ?$ M# l; U/ u5 D6 ^! C! A" |" J* O+ t0 R: q; C
    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 v9 h$ I. w) ]' b. O( d' C1 g' W4 I5 ?% |. N) L0 r

    , ?3 d& @7 _. `. Z9 H2 D
    $ {+ p; k6 E2 V7 i- z. S, x$ Z6 U- U! F( y$ x4 j

    3 ]8 P5 ~; @+ x4 C3 g( g! M
      o  `7 G% l+ d0 a! ]5 c
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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？! d' X$ x$ y: g
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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
    9 S& o5 _" q. b
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
      A8 k9 A9 e3 B2 g9 x( a/ 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？6 I5 W0 n6 b/ E% l% U) O
    ...

    : G) s4 |; ^! B- k2 j. z! W" ~* j/ c7 g; }5 d  p$ c3 D% b
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。& j: u6 c: |. q% R2 S+ Y' V

    " k* |, C$ s0 q% w" o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 }  Y; Y. K/ c% k4 t& @. Z" \
    ; B! l8 e( M8 u  V( ^
    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。
    ! C; u4 |0 c1 w7 Q; Z4 _2 e+ G& F
    . d6 Z! j$ w: Z; {# f4 r; T$ O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。+ e7 y) q" h9 ?3 [6 y- x$ I- ]) n1 Y1 f

    - ]& r$ m. i( g+ c- y% n- L9 L+ s4 F# I" D3 G/ n6 y

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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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