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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 2 V7 x; w- L: I$ b, ?

, e( P; w) B- c5 @0 D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。
, k5 G# S0 [/ l  ^$ R. m4 M
8 z( r* w* z. r" n7 L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。
; A2 w+ g7 ?5 z% B- v$ V
. [# B( v' C; p" z6 ~+ r下面发一组照片对比一下：
, v! v: G% b% \1 w7 }( [; q
! k& X# z! X+ ?) p( D1、        低速航行
, [. a  d" D2 \5 l9 p/ b
2 P' x' _6 z+ Q8 K( S' e
* O, H# g: _1 ]" v! TBATON ROUGE号
1 k9 T0 T8 |% [3 [, U
0 N: y1 `4 N/ E
; Z2 M" I6 W3 E0 j) wV-2级( |2 A0 }- e9 i5 k+ ~1 a2 ]. \- I' V/ x

1 N' z% y) \5 [0 Z. [. c: 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。4 i4 F" F2 [4 f) S. o0 M! Q# Q

5 f1 W% s% m( k. n  V下图为苏联V-2级核潜艇。
0 ^" I' \# L3 s. [
5 Z. T( S3 ?8 [7 ?9 y* X# J( 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。
1 u" d0 h' _# R$ C0 E5 i7 v. M* V+ ~( @/ ]( }. U

( @  g- J7 T2 ?3 E$ c3 D# J2、        中速航行
6 o  q. Z: V" X0 a+ r8 r
0 r+ b4 B4 f7 Y) B1 Q
5 t  D5 ]. h+ A7 E弗吉尼亚级6 @! v& |" ?6 x- n5 Z

4 {  o) |+ h0 j! I8 s
( \& b& o' B- y1 H1 p8 VV-3级( e7 k) c& U5 Z; }
( a9 J" C$ }, V+ q" ^& A( B
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。% _, X* `0 `/ l8 {0 p

# K& }7 @  {& E8 e9 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。, W6 @( Q  A+ Z- B& f* _/ |
' \7 H$ s7 L+ K. i) x7 _6 o6 o* n6 V

# E8 u9 H5 o3 k' X- E1 W7 R! u+ A3、高速航行; |( M; i1 G  [  y4 x2 ^9 h" r
% S8 G, i9 w  F" k9 [7 u* {# t$ Y$ s
6 K, u3 ~/ ], D1 [2 o
高速航行的美国洛杉矶级
0 z+ h  k2 W6 i1 P7 P6 O7 B# ?; f! [& x9 S. f) l/ L0 M% v

  U; {6 L3 N7 c% [" W) ?6 @P级6 Z7 N+ S) u" M

% x) u) Q; R- M- Z! R! w6 f) f! l
& z- f: j$ X, [4 }1 jC-1级
) p) T" o" P# D* ~, c  h; o% b1 `# }/ l( C8 ], p% u; i3 L

3 k! }- y  l& K5 C, sV-1级6 q, Z: [1 g2 m! _

" F2 m3 U# `  G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。
( U( `, W8 b6 T. @
4 F5 L& O3 |: G" J9 p0 ?# |0 u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。: m. A$ w( Y! m. T% }1 [  H) z5 @

" K. O: W1 \4 f, H* H42 Q0 m2 @: h* ^$ Z/ ^! I# Y

  u5 m* f0 Z6 u7 U0 @0 \/ @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。
2 {1 r; A/ j3 b
7 J8 W, A* H8 X$ 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。" i% S7 ^$ m7 \0 |) i; \

' K3 k* l& D% L# [4 J: q- y9 [5 O  z1 G/ d& |

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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
    12 小时前

    • 签到天数: 2908 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。, O4 f2 _9 C( L$ }& d* F' a; q6 Q
    / E& `2 i* M  B: Q7 j6 h* H& d8 W1 v
    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
    ) q! E* K3 v* I  d' c, X. c6 ?8 l! c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 ...

    ' n1 w( m4 d. r! z0 v0 x9 E9 Q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。
    0 A+ H. Q$ `7 f5 b8 |: }. L
    2 E, i: _* d/ E% j  F
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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 % [& [5 b, w. q# g- ?
    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 ...

    : X8 @5 h: q% u4 X! M) v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
    , f+ g9 ^1 ?' [! ~/ M8 H% 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 ...

    ) u1 k+ B  ~+ Z, I* S  d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
    4 d" B4 r- q; n& ^+ o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 ...

    2 H9 H' o1 [& d) z( y$ ^* V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。: T  M; W8 X4 J# v- n: N
    / M# a/ M3 D5 A- q, P$ A# I
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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
    0 w5 K; I1 B. \# B  ]# y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 ...
    3 l2 r1 B) C* s4 X. d! G! a* N# d
    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 , k9 j* e) h( W7 g+ |% a

    $ x5 @7 b3 m! V  I发几张线图比较一下% Z3 k: J+ S, m6 ^4 `2 o% ?/ y. ~
    2 y2 x$ D# o3 q; @( l6 E8 f9 V
    ' Z$ X: H( @  K6 q' n) P
    洛杉矶级
    ' t: W2 ?, l% v$ S7 s% W1 z* D/ U  ^4 `% b0 i% _3 W
    # I. o* J' C% }  c( x; q' S
    弗吉尼亚级6 x% N% ]& \4 J/ Z

    1 Z! ?* z( G  ~' l5 z" S3 A2 u! I1 g' ~
    阿库拉级
    ) A* L! d9 b7 M" q
    . C; b; I& A6 v7 H0 r8 \/ |+ |( s
    ! Y+ w6 D1 F& e* W) m. u阿尔法级  n; i, T* j4 t: J
    0 J& u' Z2 S+ T
    ! q" d$ `7 z' \2 y$ G$ ?, f7 X" Y
    & _( j; q; k6 c5 P6 i
    亚森级
    3 ]9 F$ }; B% ~% ?' P& K" m) q" |  y, _
    $ V# ?4 Y- i  X
    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。# \9 z9 }9 g* P+ H6 m  P- \1 }( u; e! F
    1 }4 ]9 `7 W: i; |, _+ ]$ o* Z5 E
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。3 z4 T) v4 x/ \8 T# x

    " m- E$ d- h- I2 t. O% O' f& ?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。
    5 v7 @2 f- x- l- m9 K1 \6 n% p( X( F  ]$ e8 R: }8 o
    ( h  d4 V& ?; e, k% e

    ' x$ {& k6 Z- p; J) J) ]- i: X+ f, f7 h# `- d$ {# e
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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
    % X3 {% Q2 V- W1 b$ P发几张线图比较一下

    % {6 [9 l) o( `3 v; Z7 C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
    ( J: U4 S! z! ?) N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？
    # b. h0 E- @; w, Q

    / L7 g9 C3 ]1 D: c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。% p3 |+ B7 k, n! Q4 X" m( t
    + Z" j: [9 g; p2 q2 p; w7 z
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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。  C, n8 n4 ~  ?) g3 P2 R

    + L0 P) {0 K) G) _: G苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。( u; `# d  V: P% `: h4 |
    5 g8 g1 [1 {! {" E. G0 V
    以上请指正。2 _, K! `: v0 A- z5 y
    1 A: d" l2 @6 q) b: b

    0 k' l2 m- Y* T  K( d: D2 i2 f  ^) w9 L' m
    6 F! I$ _. t2 Q
    0 c$ Z7 o: G: t! _: m! s; r
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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
    ) U4 A$ s* a- n2 \
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 6 i- h: V  O* I9 N# [+ l+ E3 F# f
    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+ `: x/ y; b! i3 \4 D7 d
    7 ~6 _  W7 J* k0 }( a6 A3 k苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    8 y/ q8 M" P  o1 d

    ' F0 @3 R1 k+ v* V3 @6 C! 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。% R2 V# U# G1 z1 F

    % A0 y- _; o/ b' V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。
    ( \, N) {$ H( z* S
    / f# W& K! ^) V# ]0 Z4 S, H8 b
    5 }& s" J1 z+ F( m: E$ p6 s, M! _& ^, R0 U
    $ f3 Y" f! D- r4 t
    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& \+ _7 [* M- I; [! Z' X3 s0 d  d- W

    7 @& E8 N7 |# T) F2 N
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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 , E0 u, q% l! r1 u. }; R) L; v
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ! ~! M/ i3 ~: w- p6 k6 T4 k' Q( Z: A
    “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 v" E8 v# C* |, l! X
    * R! g$ j3 @2 h双壳体对艇型有修正调整 ...
    $ U' N! @0 b7 M& Y1 ?
    ) N- j. r# T+ O6 \5 x% N$ Q# k/ @
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    , ?6 Z/ M" U6 a0 q; y7 a9 n# ?) J$ z$ t/ S7 e1 P3 k
    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 z  p% K# \- |5 i, }2 V
    6 `  ^3 S, ~+ K5 q' m2 n: 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。
    0 }' T9 m- I% K; K) k) q1 C; _0 u, Y% r- f5 P/ s& X
    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？
    5 A/ v3 ]' r& Z5 h* D
    : y2 s8 f; ]7 [, B# a" n6 \3 X8 b6 Q" |% u; t3 v- W
    & `* z5 V4 y" j% x. i. f" H$ o

    " B+ B3 N% {' C( q, X& `, \; m, y7 ^9 P% d# Z9 s
      Y; n" R8 `3 w6 z% N, H$ X" 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？% T0 M+ z( T. t1 p
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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 & [# V7 f  F# t# a, v
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 - Z. D7 L! \; h7 [0 Y
    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？$ x+ d: r5 @2 Y" B
    ...
    2 k5 Y5 E( u! k$ ?: a: z

    4 v9 v/ f. N- v  f不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。- _. Z  M* h& w

    0 N3 z) G# \% R* T& `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。
    / M: z% c! M  r( n# g
    0 l+ a3 E6 X, p6 e% _- S2 X4 ]/ M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。. U4 i! G" i. \6 F  ^; i  {6 Z

    , L1 h2 g% w& e+ f6 r& w8 O4 y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。
    . z, Q- M* U$ B( a) u  e; X' s' X7 y8 @8 _9 Q( 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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