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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 4 c" l" m9 @' f8 C& F8 F
6 h. u; s4 M1 \# y$ m
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。( Q+ l, V+ b  ]" R
8 I4 W' r1 l1 o' R. k
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。
6 j8 h9 ]6 ^1 x  ?0 ]9 `! A) M- ^- Z8 Z! `5 q8 r: f3 Q/ g
下面发一组照片对比一下：
5 N7 j: D: l6 x+ r5 T) r9 M) U+ X# m2 P6 D4 l) ?
1、        低速航行, u% |, g: U6 b. \) i8 O

5 d5 l+ R% z' C9 Q# W* `6 q# f5 k0 [7 b4 c3 k( p/ a
BATON ROUGE号
& i- S2 l* p. y  k
7 A+ C; q9 N! C& w/ ]8 y# M, _
V-2级7 `, _. J9 n( v2 Y0 p( ^
5 f1 d! ?; ]: J7 K" E- 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。
- M3 {; ]5 G# M) F
: R2 _3 H+ {, V& ^+ K下图为苏联V-2级核潜艇。% ]) K! Q, F, j% Y0 f/ P

+ X7 l- M. T% r; ^3 Q3 Y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。
# Z2 k# B* T- g) e" n' V6 ?" k$ R
- L  P! X: \! e8 J/ _! Z, y! J7 m6 K
2、        中速航行# T- d6 V( |- U' w3 n1 ]4 e6 o
" {0 N4 E0 S4 ~5 q. _4 g
, S0 P6 I, {7 s
弗吉尼亚级' b! h+ F7 Q6 V: J

% l+ B' Z$ s0 @% n% g( E# l* n+ E: n4 e! t/ Q
V-3级
3 B1 f, H$ G6 v/ T! W
$ }8 H9 O8 Y. s# k6 u- _上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。+ T. C! j$ u* H: S9 i8 U, N
) L  C2 b+ X. S- J
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。6 E/ O+ `7 T0 k7 h  d2 J; Z% u
- G' d3 X9 U: [6 i2 f
+ v" S. C! o9 G
3、高速航行7 @3 w1 g% L0 s4 c6 D4 b

2 M8 X5 J) f$ H" U" ?4 `" F; F1 ]0 |( R% @5 T
高速航行的美国洛杉矶级! {% U+ N0 N4 ~% n) e3 P
* x% N/ @, D2 b% O6 i, D
7 g! b& q& j& S; E# T; ^
P级& {  w( C8 p  x2 }; ~
: I$ `" e! j9 u+ A1 R7 [
3 o  f7 Y6 Q& c& N5 d3 y. E; m
C-1级% b" d& n: m4 L7 m% y

9 A+ H. u1 [- U6 b( h) I/ D
" D3 g& L* J& ?+ JV-1级9 u& n5 d+ _( e' o' s$ A
$ B0 @, m/ c8 d, `- 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。
+ |. N9 q8 h* h0 g
8 ]: E5 O$ @+ |2 r4 g4 a/ `" w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。
2 y! p9 R9 M4 A! c1 ]/ E" j/ H5 |. v# ^
46 q4 k1 h7 f! z

6 w' F- o1 @7 N. ?5 l$ Z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。+ a5 v( q# L; X) [: {
6 H8 Y; f& A. X
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。1 B- |# @) i' v- q6 n

; r5 }, Q% H4 C; ^2 D% ~* f" \  H" y

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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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逍遥探花
  • TA的每日心情
    慵懒
    8 小时前

    • 签到天数: 2241 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 U, X! R9 C8 _

    7 K9 m4 @( h" X7 I! c! 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 " N# f, s* e, J: M/ ]2 Z) 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 ...
    # n7 K& F  ~. ~7 ~: W5 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，艇型基本就是个圆管子了。4 X# o2 H  C1 P% Z# a* o, W
    ) n1 ]% s" i$ u' d( s" G
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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 x8 e( n) L4 T7 A. |2 W
    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 ...
    ( R0 a* V9 }7 m+ U6 J
    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  P) R& i. F' J5 s0 |' l
    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 ...
    ; a* y- [4 E, \' `; L+ n# }1 q- c1 B
    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
    7 f3 v5 h9 {* }$ Y* c  H! m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 ...

    ) H$ t$ S0 N5 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。
    & D4 m# j* ?7 a" w. g4 Q5 O& i( E4 a; ?8 l
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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
    6 o: H& Y. h6 U) I' D5 [8 b/ Y3 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 ...

    ) r+ h  \. j' e8 ~3 P1 V3 n% K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 9 U7 u* e" m# ~: @

    $ s, c5 C+ D3 K+ B* ^发几张线图比较一下# j4 H/ U; ~; O! M9 K2 ~. u

    3 F  l+ m, N0 ~, I. K5 f/ K
    " `: E. Q0 d9 J. o6 U0 T洛杉矶级
    ! d1 @7 l! Y7 ?8 v) ^5 y; c0 z# a  m8 Y
    8 D1 r3 E# Q/ J( I; ~0 u' S
    弗吉尼亚级
    1 X( E2 {/ D: R/ }" d( I" t( M* e0 h

    + M$ u, \, |% B" Y2 k$ n阿库拉级
    ; c' g3 q6 k; x& o, k: {" d6 k7 R# w

    7 h1 U) y, j8 H4 q( R阿尔法级
    7 H) l/ b4 o1 X+ _: B# V. a, x1 G  |/ o4 }

    5 b0 u: f. j5 |3 S& H7 M/ _$ q2 ?- z2 I4 ?! P  U9 i
    亚森级' j/ w* G! ]+ Z5 q! A$ e/ L+ K

    5 C6 |9 c1 w! K; v7 t# `! _; o
    6 s: O% r$ p4 Q" U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。. v; x, L" ~  v+ i. x5 ^

    ( i0 l# x1 }# k1 ^$ d1 ^% \个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。$ L; u9 ~9 p  a; a7 A
    0 |, n1 @' z! k, v- H
    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。) Q" w+ A0 J' T0 ]
    ' K4 o+ u( d7 d' _' K& s- L3 {

    # z2 U' a  M/ q9 m
    7 E9 q6 F' Y, d
    : l! Q$ g: r4 U
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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
    4 a: n/ ?9 m# m' j发几张线图比较一下

    ' U; j- Z3 i) u% I5 H$ I1 C3 E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
    2 E9 J1 V( E, [# A& `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？
    7 j! H7 C( ^7 f& a3 z. z9 `
    ) O/ n; B3 N: K  o5 ~, S. ]
    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。! W/ Y) c! l; |9 _# Y
    * Y8 y- [  ]; U3 F
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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。9 Y8 N/ [* X0 q0 r. I

    + z) b+ F4 n5 m0 ^苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    2 l9 g8 i# a4 A$ B4 T. F! c4 x
    以上请指正。" K7 |" t6 O0 m% k$ t) I: w- g' E8 s/ `! v

    ( l3 t* }2 e9 t2 c! K& M0 S& ^7 e0 w0 R2 M8 E  m

    8 h( |; K( |' W5 q, |. q! ~. q- R4 n/ Q# ?) p3 t4 d5 A
    - G. ~& {" 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 - _' ?' C5 E* V
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 7 O. O; g3 }7 e) D* i
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。( P$ p# ^! G( h; b4 t

    ' }7 \4 r0 M$ I  `% |' z苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    & U. T( z% ?. ~; J, U# U2 Y3 }3 ]
      |( e+ v- k6 ?/ r! w2 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。) C) M6 S6 W6 X. C
    & k5 X6 M1 [8 `# u9 H8 a/ M7 [
    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 T- M3 p+ R) a( K, Z. \$ T
    : X  `" ?6 A2 E9 h) N, F
    ; P. f* p% p/ Q# E

    8 T* ?) p9 m3 Y( m, [) ^3 e
    * f" s# r. t/ [' T, t) Z5 F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。& w% n+ i8 m7 W; a0 }  P

    % T! a7 ?  l  x, X! c8 m, L% k9 l$ Q& `0 o
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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 ' F$ I$ I3 V3 l7 N
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    7 U. l  U- p  i8 ~% y+ r" 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。% m) W* `6 v3 t3 p0 y

    : O6 c- V/ f0 p9 _双壳体对艇型有修正调整 ...

    * D$ z, F- Q2 R* \# w0 U3 p/ [* N# _
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。/ @% s& C3 P7 Q1 Y, `3 I( {
    - q- K! K1 n; f5 J
    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 A& q! E# F1 h2 L  n9 Q& W

    , z$ r8 b& f$ ?3 c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。2 h3 X  B% `. J6 z  \9 s

    9 w7 z3 j- h( i. s8 F# E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？
    $ {: t3 D% l9 b0 R3 s: a- \4 c, h' }. s. q

    ( ]9 G3 L$ q% Y: Z( P! Z! S& ~% u, W; c. d2 X1 d
    / k' f; S+ \& k- \$ ]

    5 Q) A7 s( J+ r3 \' I3 z& [- J( [8 O' k6 `# G& {& f
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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？
    6 m4 P$ ]8 S; }6 w
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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
    7 r! P+ h6 p5 p! n4 p
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 ! i3 S. L8 i% ]3 D
    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？
    ) J7 L2 v# ]1 y/ w3 C/ `& m* i2 ^! U( { ...
    5 u$ A" p6 T+ q* `1 b. Y+ Z

    * s* x2 f6 w4 s3 m- B. B: N; s9 y不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。* p: _% _* d/ ]7 R
    3 j+ N8 G* q9 @& 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。
    0 ?6 n. `* U( o/ U
      |, v+ B3 A6 I* }  T7 \/ q- x4 l1 [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。+ {; q! j/ h% V! G" G' G
    8 P, D" h3 U: ]/ N' w9 B0 c) z
    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。
    7 ~0 A9 ^- v* w) M
    * \  T. Z! F$ N% |6 {' N( B: L, D* F# Y8 h( b1 H7 \* D6 @1 i
    , h. F7 x& u, V! _9 T- U  D8 K
    5 ]# g1 B; `( ~/ D
    8 L+ F8 h) d3 e1 C
    回复 支持 反对

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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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