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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 , F; J" Z9 F1 h

7 O# a: \4 r* f" a& Y6 x( S6 o4 l+ c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。
7 R) Z% A7 C4 i: y: @3 @2 H
+ Q6 z, ^$ k5 V8 K. D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! h0 d: j0 `% P( L  m5 C0 ~6 m0 ~
3 N! d: \/ W% Y. u; C' H: d& z下面发一组照片对比一下：
, T, Z4 B1 b  I/ u* V
  S2 C1 U. t3 \. p/ E5 l9 p6 V1、        低速航行' `* ^$ A- X+ W/ F- c4 E

7 i" O; T, s+ q7 R, P0 y& `" c" U1 c) V
% H5 ^* u/ Z" W8 v( Y. MBATON ROUGE号) `5 D4 L& I+ Y+ p) N' }: H0 \
% T+ _: X8 g5 s$ v* ~/ d

3 x: d) K7 W' u$ h. IV-2级
% _" s0 o1 c* O- O1 \4 J# H6 o8 j4 d9 c, w- d% O4 Z3 t
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。0 k0 k+ C# U  H  ^" D% }( S/ r6 c2 j
; }8 X7 D/ R+ J) |+ @+ R, X7 [* o
下图为苏联V-2级核潜艇。6 q" N/ \& E& C
- P/ a/ }$ `* P$ b5 }
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。
. |. Z8 e# q) x
& P+ c5 {! p1 f# R" \/ g% m: I, ], k: L! B! P5 _
2、        中速航行0 N$ l: `0 U/ {/ ~5 ^& T0 L- H
6 v+ j4 C' y$ j: |$ S! P

3 l' [( G) M* G: s弗吉尼亚级5 b, b5 Q5 m( F( U
4 X* @; A4 s% R# z' Z
, q4 P9 E3 L5 u# a4 E9 p
V-3级& T$ `7 P7 G; w3 s

( o0 H' P# U4 X8 R4 i上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
+ K( s: N) e2 C: Q8 ^9 ?* L+ q0 d1 x7 G+ X2 o) 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。
. u" ?2 L  [3 x
4 |" u6 y7 K! v& q0 A
, Q) Q* r. _/ F( \+ K8 X3、高速航行
# u( ?: p) X" m4 t) I: u4 d1 \9 D/ i& P: j9 m: U% i

( X) V, r2 e9 i' @% \, f8 b& K8 ?7 _; i高速航行的美国洛杉矶级3 h. w% f4 v; Z) `$ ~% U

' `% v$ }0 s. R/ Y0 V2 }
9 z( ?7 A4 G) ?* x/ KP级- K5 q7 S# g+ @$ b

) [- a  q- o2 b7 h0 B6 E" \( r7 r
9 P9 L$ N2 R. Y. k& X# xC-1级
" ~% f- u5 G7 M' x, Y7 k8 {0 i! w# p, P4 a* v+ {
* K8 q5 y4 O8 x
V-1级- ?7 |% e1 |0 @: A  J6 k4 [! Y
1 M8 s6 y3 `+ h# E$ A( G: Q- n
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。
& f  _) F6 }8 I0 u' j( H5 `3 w4 \: o, e( K1 o
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。( L; ]5 ~' O& Y5 u0 g& j

2 X! L! W8 A( M8 r5 j7 n4* s. y; L4 Y/ H  ]

0 l) J- z9 t$ W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。* B) r1 B) O; d: V* Q2 x

* x3 S1 N5 j8 e$ Z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。
  m' X0 I* g; n5 F
* o: ^0 Q- B" |2 R( A) I  e
2 n% l& B7 [2 p! n- K4 q9 s5 x

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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
    开心
    昨天 09:39

    • 签到天数: 2822 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。
    4 {) ?1 G' ~6 S0 k5 S0 O, h/ A* i" C7 z0 d& |6 Q* s5 Z
    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 % s& z" I' P3 j- f9 C0 p
    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 ...
    * `1 {, R6 @: S( A  K
    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。
    , n1 u* s6 Z2 V! D5 _0 C
    # m3 D- X" ?  \& l2 M9 w- 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
    0 ~% A0 P% ?6 x9 @: k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 ...

    % J" H' g: k0 m  h& z% n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 ; g' f2 P# E9 ^: {4 m6 _+ B) m7 L; m
    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 ...

    ' e! J' q, _' r/ I0 B  u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
    ) F: H! B7 d& e. @' x' a, J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 ...

    $ F$ O6 b" V! W1 q& G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。2 e1 _) A) r% a# q5 I& E/ m6 T! b
    : n" e7 C) L7 b
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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 % c( r( M. K& M
    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/ G. W9 o( G; J; Y) u% C
    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 D! M" v9 w2 I3 w1 m% K0 P

    1 L2 n( q& V: {$ E) X4 m发几张线图比较一下
      i+ T  k; h; h0 H
    : B, W' Y8 a) a8 F- u6 B
    2 q! L- }  d5 V( i洛杉矶级9 S0 w- A5 l( C/ N' T# @
    6 ^. k. d9 A) i
    0 k- G' y2 t! h7 h$ ^6 x
    弗吉尼亚级4 J0 z' n3 C9 \
    7 d% S3 m5 ?- v
    ' U/ D+ `% p) `: K
    阿库拉级
      g4 [/ ]6 e* m& J
    " v. |3 b% X/ P9 |  M$ M6 F, ^( ~- r+ c+ B
    阿尔法级) l8 y1 x; ^, e. V8 E
    ) W% U) p$ N. G( u/ k% z
    - c7 L8 T* e0 {) u- A
    0 _! S2 q6 Y. j
    亚森级
    2 a  ]. Z: Z7 I/ Y* l# o) B  ^" I$ y! F0 C, D* L- J

    " ^( V; @5 B) o% s5 `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。% L3 O6 A2 x$ `

    ' L; B7 r% n$ M6 M+ t6 m3 w个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。8 x% t9 j1 b$ g- t, z- ?( e
    ' ^- k& ^/ I$ h9 \0 ~
    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。
    - t! B. N# V& y+ r% E% C4 ^' F: f

    % L3 r7 F4 z5 i! P* t7 G& ~5 G7 C7 m! @" b0 r7 Y
    " A! Y& r. ?% M4 n/ ?( O
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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 , c. k& w5 u) l' {+ i7 T$ X( R; F
    发几张线图比较一下
    4 W  ~- C  U0 ]! S3 i! ?
    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 h& Q- W. A1 U+ O$ ~0 \) j
    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？
    * Y% Y  `3 s( H9 K9 w; e) s

    # B% z& `/ G; u8 ]/ F) X: 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。- x- `+ R" `, j

    ; |4 E5 L, S* o+ 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。
    - j- Q4 z2 w2 ?5 E+ C- S" [$ U2 e! o8 T* J- I; m9 t3 s5 m
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    * M2 y" h& z; _: `
    $ U. b: ]& n) ]% R0 a以上请指正。
    ' T, J$ y. I( z  M8 X! Q3 {1 x0 a8 v) a2 y- c3 P8 ^& Z
    + J/ I  T0 J, q, X3 P/ @6 p4 D
    9 t' m4 P' C( O% Y; o. H- A

    * c# q. w3 F& ~$ p5 O. L" I' v: U
    ) r5 H& G2 p0 ]; Y
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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 : }; _$ L& @& C3 r" T
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    & g2 D' Y+ o; Z1 X1 `美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    : S7 e7 D; V3 [& C/ V; r8 W1 `$ N2 y2 G- _5 C- Q
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    # l: @; X# V6 g1 P. [
    3 P/ w  X$ I; \  ~  a- B9 W; k
    “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。
    4 m5 {  p+ T; f$ Z+ e
    # d* B2 Z- M% O* Q! O6 i7 ~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。
    : q- o0 F- P, o; f( d$ h8 k
    # M+ ?- ^6 L5 H1 \+ q6 f
    7 L# w* d- a  i( X* r7 h* u$ f  [( s) s4 \

    ; B" r' ~. y3 x! 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。7 t" I/ ~8 \7 K5 R

    . i7 u) k2 ^3 I0 g; G8 t. m/ m! t$ l0 m/ ]9 m
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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 & M7 i7 E, a9 j/ z
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    7 ]( w- m- B7 S% 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。
    ) u1 n" u# m) d% h* E! ]0 b
    9 M! s) C& O  `$ j2 C' K双壳体对艇型有修正调整 ...
    2 V( T0 b' p" C4 g0 c

    # a9 B+ }1 T: Z2 M美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。% W) |  g, d  t8 {3 I
    , M. E/ S4 L: p2 Y* W8 R
    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。
    $ l$ j2 R- j0 j" T+ V" o
    * `9 D& a( H7 i: {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。" M5 s' Z4 N) Z& Z' K

    6 H; l1 H& N+ z: ~8 V) `" G1 a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？9 l' w0 ^  l4 V% {+ P
    0 I0 N- `, k/ `* Y
    ; c3 m5 d# o: |. l2 k# \

    ( e2 {+ d4 |" Y9 w
    9 O( M4 L* M: ~1 Z
      f$ S' C4 _3 Y' Y8 `7 F2 g5 r5 v- u  \! N, U  r" s
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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？; t. B, x) [" f. c' ?1 D
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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
    ( S2 x. x8 q* \" g  m* [( T  T! i
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 9 |7 }3 ^- ~6 C9 e# B* j9 a# L9 z
    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？2 B3 ~$ }: w8 g  i, `
    ...
    & e6 X! l' Z" \
      P3 m2 I' X5 L  q
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    ! ~( c4 U3 c& b& R; z
    7 c% D7 z# x2 j0 A4 P. g( b6 n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。
    0 ^5 [' b: Y+ d0 y% Z; f0 C' o+ `" a& R6 B
    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。
    * f# ~- P1 _- W+ g/ B  j6 W, X9 P% a, e# `+ d; f& Z5 q/ v% 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。5 n' a; b1 v' I" _
    ) Z0 g- _$ t: U# ]8 j
    ! I1 E& T% v  |2 F* P" X& ^
    5 S& G# F5 w0 a6 x

      P1 I. X3 R" ]* T1 c, a( ?3 k; U
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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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