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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
+ _: n( K4 d7 x& P/ {/ k7 y1 _: 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。8 H2 R: J+ M; _) G1 u' b

' D8 c" ]; A/ ^3 o2 ?+ ?" V7 R- Q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 }  Y$ v5 x: }7 q( e! T
' ]6 ~6 U4 Q! J/ ~2 X& W  ?下面发一组照片对比一下：
9 D5 p6 @4 c  V: B+ T/ C
  L6 U9 u- J3 L* v! E1、        低速航行: O9 `- I4 w, [" C1 E% [

! t0 P6 z9 C+ a2 y
3 E( W( Q- U/ z1 x, n8 a+ pBATON ROUGE号
% F5 `( c- h$ q: h) K2 b5 Z3 y  J' L: _. K* t; L( K/ @

# r* I) o2 a3 w1 G! MV-2级
  @& i1 B) n2 p0 ~& D4 E) g4 c8 ^8 L+ W5 c/ N0 x
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 O) h4 i/ D) K1 Z; h3 E
; R' U4 W  H8 U  T3 S下图为苏联V-2级核潜艇。4 F% q$ f: v6 M/ u7 }0 w
& l- v. C0 N5 q+ t: z' z
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。( t5 b- j, \: I  g2 R% s
8 x9 B) M* \+ V# p) z2 q, r

1 |8 Z8 C+ N5 Q: R5 q. U& ]+ i. y1 x2、        中速航行
8 K$ m4 I3 T, o# t3 u; ]
) `% l8 @/ U3 [+ r
" M- I8 Z: G# M9 F弗吉尼亚级( J& l9 Q# F6 j: t6 N. G8 c
7 @8 O& g1 l5 ]3 a2 y, J

4 S+ @! h) J' h( OV-3级
! L- Y6 l! H5 Q! ]8 r; s% S# c2 Y" Y9 n: O
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。6 E/ i. a! ^" }- H6 R
" n7 G: v3 v7 _% C9 M
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。4 q( ^3 R# C. [2 Q5 L
! [2 O3 ?" s0 b( k6 l" R& q) }

: U& k5 d% P# e" W3、高速航行, P, [6 ^' n/ p; U8 |) S
4 k9 j* [$ x% i4 T" Y1 G4 Z

4 |$ n. I2 z# \2 f! P高速航行的美国洛杉矶级$ k  @# q6 B! e9 U
$ H5 {% v7 m, a9 [, g( q

, m0 m' `8 g" ^7 s( W* z; ]P级6 x. R2 _" W  s: S+ E/ G

% w$ o! a3 ?) G" ]: c4 W8 T% x3 K7 ?- q# I& k' d% t: i
C-1级& E1 r( k  U$ t  |7 r# f
7 }; Z6 }' G; G5 {1 i; v0 t  H3 Y& W
( v3 f# v0 }2 x! V8 |6 C  [
V-1级
& d5 k. P: I+ s7 X/ S; k4 I3 S6 e0 Z2 K
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。7 C, `0 o: D+ C# A" r5 W: o. e
' \, j$ _( h/ [& Q
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。
( u% J9 i/ o+ t! O! V" o. P9 A& {7 C/ H% Q4 X" j4 {% U: Z3 ~1 H0 V
41 R8 l9 R  F' }7 d  l4 s

3 n, K- t) Q5 b8 B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。8 z2 m" q8 L$ O- ~$ v
$ l8 `9 B* e' D' y* ?( x8 W0 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 D0 q- n) i4 L+ l

* l% ~0 G& u" [1 d+ d$ s' c- c- @+ P% i6 _* `( e

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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: 2606 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。
      ~' r1 Z0 J* Y) M& i: f4 `6 Q& _8 Q( k2 c! w5 j" {
    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 0 Y1 v. v, I; P# w% 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 ...
    / J3 [. W* Y# g2 I: v7 u
    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。. a0 v9 ^7 i9 Q' _/ D4 P, ~! |) \
    8 v" u+ b$ f0 W) d5 p" ?, ^
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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
    & Y9 n- }8 S0 i( L/ b$ \7 G5 B) y$ r' [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 T" w' O% j! U5 B6 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
    ' ?3 Q& l3 O( c/ {: X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 ...

    / \- B8 `/ J7 n( ?$ M' ?" ^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
    9 @/ E8 T$ G- K2 _. N7 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 ...

    # I/ W, b( b5 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。2 T! Q' G) ]9 w: H# h- p$ D
    3 \  I7 b! A* l+ @' z. D' C, ?9 J
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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 * z; a0 s; d  I3 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 ...

    ! c' G3 n- G8 _( H/ G; 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 6 I4 s3 [7 t. O: S" q) Z6 O

    + r9 z: V4 V8 q0 _7 {, w6 {发几张线图比较一下
    / ~( Z+ {) J6 I( p7 S% {% I& R0 u2 j+ B" E

    0 K2 X. V4 }+ P$ q洛杉矶级
    ( m) p4 P# B) r) `5 r& m$ D" U- A' S& f% b

    ! ]  V: r+ k  o" K$ }  @+ L# O1 E, r弗吉尼亚级
    # g5 V) o; h% `9 P+ L
    ( t  z, j4 ?+ p: d. M
    2 y2 z8 d- I# c- D. D! _3 G! C阿库拉级
    " R2 X# U2 D/ H* b( y0 f; E6 K0 b9 Y* `
    1 F$ S- X8 E5 |/ ]2 ^
    阿尔法级( X$ Q5 W/ i* q# H6 n. e
    : d' k5 z0 L: K- u- H* x- M
    9 Y- h$ G. B, `; c

    9 J1 h, T1 z: r: v亚森级
    ) F4 l7 G+ L& B2 ~. ~# u' D3 |- }: \! g6 {7 c3 U5 J+ F8 c
    0 S" P# u7 Y6 t  o2 a3 \/ ]2 B! @5 j
    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。( u/ q( a: F& ?6 a. Y" k

    : g& l( `0 p- S/ a% d7 i个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    & [1 D+ l$ q) A- M  Y; y( G! `2 o2 W- v0 I# U9 K
    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。) ?7 a* T) o9 J% A2 e3 {
    - T& O6 ?0 z; L% y0 n

    2 V+ m* H! F, [6 X4 O* S1 e( q
    " h$ h3 q4 Z) D8 i
    6 \4 }& @  x- f& I# X
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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 ' e  y5 Q0 y- b3 _5 Z
    发几张线图比较一下
    / I4 a# ~1 L5 A- I1 Y8 i9 [; b/ m  k
    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 \/ x- A/ E2 c- 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 T9 w; v* ^0 ]4 t$ H6 @3 a" ?3 @  O  a. T- r( u, {
    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。
    ; ^$ F% c! f, ~' d- q, G8 `/ m6 ]! X/ d  M1 ]- }+ 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 E# u% t6 U% l# q- a( ~: R, C) Q6 V; z( b' E, W( N" t( q6 }
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。0 N6 X! r5 Q3 S5 `) q# {

    % [  S( |8 Y4 c以上请指正。
    - p% t3 p/ G7 r& Y
    4 X8 u  O# v2 \1 i. r0 L: b+ q+ l/ U0 W

    ' C1 }' x0 I/ s0 v5 T1 Z3 V. D0 m2 a8 M% g' t0 V& T0 |

    $ `; s) n# f. m  {
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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
    ; c: c8 M' }& B$ b
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    8 l$ O1 ]. Y% p; q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 b% q( x- E! D" C% G! a
    , F6 ~( }) x' p苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    ' D& n4 x* D9 \& z  ^' A
    * u8 [4 B# l' B  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。
    * c4 ]6 a  i, H: X& ]
    7 ?. B9 x7 O) x  n0 u% m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。9 F9 m  e7 p' o9 S3 N. j
    1 G( S( A# d. p
    + W2 d& ?9 w7 v5 C
    + e+ D* x1 e7 s6 T( V

    : C  t, e8 j4 t9 _* `* Z* [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。
    % X7 [, C3 {5 Z' d; L& s9 k
    ' J5 N5 h/ y/ Z, J6 j5 ]3 ~2 b6 o% g# K; a
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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
    + B8 r! X; C/ [* [
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 6 f6 ~, `" @# z5 C% n& 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。9 P& ^7 p' p6 ^

    # B$ R) k, Q; o. V( Y, y双壳体对艇型有修正调整 ...
    - r4 c% ^+ q' f  ^5 L- a
    - l, _) V3 V& {& @7 W5 F$ D
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    % X7 R7 U, Z9 G" c9 b" R' i$ _
      @- C4 {, ~& R6 _, Z5 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。
    6 ?& _1 v( o9 t7 L1 C) k- k9 u. D. [1 N0 D; s" ]8 G  b# l& @# w
    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。
    4 }) H, n- w6 |9 M& |$ p
    5 a! Q0 W! h: I7 n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？
    $ L' m$ B' r+ ^$ c6 X4 E$ ?$ N% e+ U
    / a; [9 ]7 ~, r3 r  C9 G
    ( s" e: f0 ]" t9 P7 ^& {6 _8 Q2 r
    / @, m  F7 U" s4 ?$ D& ]8 V( x" _4 u- G. R

    * ]; i5 b  S! e) P3 x+ w. H9 i- ?9 T' c% C- S' k5 a8 E$ T
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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？- z* X; S+ [" {$ b; u
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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 ( K7 ^' Y- P% @) _4 k
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    1 z0 s8 a8 r2 o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？% J/ u. {. O6 \; Q
    ...
    2 p  ^( C- ^4 e: |8 O: p9 t
    8 s' T$ h7 f/ [& c& R: B. U
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    * F  [* b# Y9 L& N. N; m7 j% @, h" R- S
    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。
    ( j) V  j: F' ^' B
    9 ]5 L0 g* A" D- D  A& C8 ^+ K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。+ a- N, i$ W: K8 r
    & d$ l5 l' m7 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。
    0 W  P1 X# o0 J  A6 ?" }, l! r$ T) v7 T& m7 e/ I
    - }3 `0 [: U5 Q! b2 }
    4 ?' G/ Y5 W: E, H
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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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