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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 ; x: ^  P0 ^1 U. h( [1 k. t
9 t+ I+ g. K" s5 `" w6 w% ]
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 h  m: m8 {  y4 [7 T
+ i% R* f6 B* o2 ]" B, n( Y
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。
$ _1 V( ?+ S7 t- D) l" L6 o- z* N0 T8 n! F# A0 E
下面发一组照片对比一下：  E' Q/ {1 G2 }3 n3 Q" I" K

' k# K6 y" P4 c) e( r4 s1、        低速航行
, y  M* B: a, a8 W9 U6 k8 s' a" R
0 Z7 I# Z$ X6 x6 y6 @
0 I6 F. j) J6 |. L5 H* S+ VBATON ROUGE号. [! A8 C$ o' {, x7 f) l
7 o& e6 A9 ]- R
4 P/ ?: O8 F+ |
V-2级# Y& P) L7 A" K3 y

2 G. C; ~1 [6 M$ e" ]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。
8 [" h7 c) b3 Z# U
. ]! g' f. ^! p6 g6 n/ Q, t6 u下图为苏联V-2级核潜艇。9 o3 n* R7 _! k: I

8 q- Q$ b6 y3 [7 j* _( 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。6 L1 w  a9 [+ t, u& N
0 L6 I8 F( M6 x( E3 i! A% b. `  N
2 B$ Y4 v3 E3 Z' h
2、        中速航行
0 }( l1 o9 K: l3 y, Z+ {: E3 l9 _! \' e
( Y$ Q) j  H4 Y
弗吉尼亚级
. r" D# V, W5 i) A
( y- z7 k0 h( z% a, C& ~
. e. b' n9 g& D% C& QV-3级, w6 B! l$ L  V: Z* {; x8 w

( q6 o1 F$ m. F; Z( c上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
4 G6 y8 K5 S1 ^$ T& v: g
/ ^4 g% R3 u7 s: z' S8 Z  E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。
- f2 b) ^3 ^! k6 W! B
" I! G2 {7 |4 x  H5 i) p% q8 f& l- }/ s% n  i7 a
3、高速航行0 x; N4 t1 K" L8 z6 Z+ V

5 B/ F+ ]. c: o. b- r! {% s8 p5 E5 A2 q" {: w' {
高速航行的美国洛杉矶级
- ~+ J$ Z! T# x; k8 r+ V
, r8 V6 z0 ?% N* L! O$ [3 d
. I. q. [* g* t; w' [P级
  _, Z  j) l% U( N2 e4 Y6 g; l4 B1 ]) U! M/ t* ]! Z6 [3 q+ E* Y4 Z
+ [; t7 D2 m' Q5 u$ d) N0 C( C, j
C-1级
' l8 p) S# I0 m7 o5 X% b# L
+ ?6 K+ @+ e8 _9 V" g
6 j" X: z. {8 v* Y( NV-1级# c' f8 X6 a8 U" I8 v& v

2 n# s; y. A% O2 c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。
% r# [  x7 u' f- _0 l1 E' E9 N% f& S' F
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。
* o# N2 r- Z+ Y, R6 t
9 w6 X! h/ A% s+ _4
$ T6 I( |/ e' b! _* w+ K8 E5 q2 Y' P- h* a, k+ j7 d
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。
) |  ?/ Z& |6 V$ r1 D. H/ _$ N& q4 n7 r: R6 G$ h  R
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。$ z  K3 h: s2 c: @. J6 ^/ P
8 U7 T# z  a. j8 R

2 W0 `5 z8 n5 p, b9 {

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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
燕庐敕 + 4
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
    奋斗
    1 小时前

    • 签到天数: 2388 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。
    8 }$ C3 K* D# H5 B# l  n/ u) {' s  i4 L
    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
    * m& M- h" Y' C: {! i1 H1 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 ...
    0 y) J9 {" ^% f* i9 K) A
    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。; c! L. D  H% C* ]8 f- d; u. ^
    ! ]* B. J: W' y! K% q, b
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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   T4 |4 a4 q6 L
    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 ...
    ) L1 t* N9 i5 s; M4 g: s6 }
    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
    . B' w( e. z8 `! k8 B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 ...
    ' h9 q" f4 |( [5 m2 ^" 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   q) N& m& A' 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 ...
    - W) B, n7 M3 {; Y! `: y
    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。
    . _$ P3 q7 _8 ]1 E/ d2 M5 f- G, Q- R) G5 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 * O/ Y. y  _4 f- 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 ...
    ( `; W0 x* h( z+ Q0 f9 c# c! _9 s
    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 # A: `# S) _1 k& L6 b" b2 M

    " u& ~0 ]( }- C+ A* n9 Q. `发几张线图比较一下
    1 s: W( X& B3 @! ?! d" x$ G. J7 r7 v: s5 x* u
    . f; C/ x! ~; K4 X! |
    洛杉矶级2 i. v: O. V: I( n% E1 w# q% ^

    - p) U0 x  \& J& [8 G. y7 p
    ! H+ R5 I, A" W3 d" t弗吉尼亚级
    % N1 H# \8 U0 a1 j7 |8 Y+ L/ ?6 v; H- q. h  ?" a8 K6 q
    + G  n+ W$ H  V$ C
    阿库拉级# A* J: [% a" N/ B
    4 \8 l1 d% F& p" ~+ y5 d
    5 G, O+ ?# @7 \5 ~
    阿尔法级. d: |. o4 k- l8 Y% ?
    0 f% u8 H) B. U8 z& m5 R9 _
    / R. g2 C, ]' o
    " }" Z% ~  c3 R; P6 f
    亚森级1 {; Q2 {; R9 c) W- k( C/ q+ N% O0 f

    ; [  \6 X  ]5 `" w
    : t$ M5 Q. y4 q5 f9 S) V) Q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。: {+ x' n% J, b4 ^+ {
    & c2 N3 |9 A  r3 Z% R
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。% k0 ^5 ]4 k( R" E

    9 n1 `' H) E% A1 @0 {# u& p: ]! p+ z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。* {, f; g) ^2 ]
    ( P4 E4 @) N+ P# K/ x8 [, h

    ! Z7 K  T8 X$ F3 a  [3 h1 Q( A: x3 l  E
    3 f# \5 n9 K5 C8 c, `& j; d& n3 s
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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 % S1 H& W4 d* B, ~- f+ g( r
    发几张线图比较一下
    7 }4 k) Z5 K9 J' V0 J- q
    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 D& x$ Q, p6 b5 a/ L- V8 d
    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？
    - W( g6 ^* z3 \: ^7 D& M2 ]

    9 q: O# [( ?2 d% z: x6 j7 x9 H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。2 }6 G% y/ ?+ J6 V* E
    . D' `) p6 x  F, O
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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。
    ! z! S/ w, w( [
    & G, P5 e1 l, N! V2 ?7 Q苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。4 ?# f( v1 R2 o$ ?; a$ A/ b

    0 M: @7 b" a0 K) V以上请指正。8 B% b! e, ]# i
      ]8 u4 x* ~1 y5 ~2 _. R

    # |3 C3 {' e5 `8 W
    2 Y/ U5 b4 D0 u8 n" L$ @% X3 v3 f$ Q2 a& _' r% D
    % p3 v4 s! n1 O8 U9 G
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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 4 o; @% V/ c! Q: f8 l5 Q
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    : O+ I8 \+ H1 M5 V' x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 g8 j; x1 x* z/ s/ z
    : `  z9 H% m2 A苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    7 t5 U& G: ~( \/ s; i, E/ i$ @) u- k$ D& }* H
    “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。1 u; O% M2 H/ g

    " |3 v7 S) B+ l# ~4 C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。, V1 f" `1 m" M- D4 y
    2 H1 f+ G" Y5 ^- ?2 O

    ' T( \% K+ {5 L* C9 }5 o, ]4 t, s! |
    ( m( L  W2 d& o* m/ s/ @% @3 m
    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。
    ; E+ \# F2 H# O) v0 `! a& i
    % ]& h7 v- q# Z6 J* m8 }+ p* _' R$ V( g' D* J* I4 z: l
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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 ; l1 b8 P' I2 ?. X: K
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ; q6 w3 ~4 l# f/ i% 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。
    2 p! b' g) u9 f" |& v
    / c$ c- N- K5 Y. g1 Y. C双壳体对艇型有修正调整 ...
    3 H3 c1 v4 S7 a3 {/ `9 o( ?3 i$ }

    . P+ a4 C3 c9 e6 |; K4 ?/ u美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。! o/ d2 F0 }3 ?6 R6 I; c) V3 K
    5 f" m7 Z% I% y+ c
    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。1 n+ Y  ~2 R, o
    % Q& P! f$ L% g* V4 _) M* \
    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。
    6 S2 y% u9 x6 n1 B! |& o. `
    0 o" z! }- o6 k3 q3 j5 `0 M' D8 m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？
    $ ^% V3 f0 W' X% Z. q* |. ?1 z7 K/ P0 @6 L: R

    - C9 ?  }; h9 k9 F9 s0 z& {  j0 b0 t& V/ h. L! {& O- |. f+ W- q
    ' t4 o+ r# t) r3 S0 F

    7 w' X6 p4 K* q) P6 k' o8 R; J
    7 T4 w3 ]" I) |( e2 x
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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？
    . |0 f6 _  J* @' W8 b3 h9 e
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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
    . q/ M' g: E5 N5 E+ m
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ' c4 I4 P( w- {- w! w& n& `) j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？' A' Y9 m  v8 {/ b
    ...

    ) ], S6 m  o! b. s- O% r4 a' k! ?' }2 k0 @7 K+ r
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    . B9 _: ~# T3 E7 W3 b
    8 c7 x+ h' R& W9 u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。
    5 D. h' W7 y. \& w) W6 @$ q6 a9 L8 @" o0 x" F- L  `5 t" F
    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。
    + v+ f! I; z& A: K+ I  F3 |2 ~1 s% u( e0 ^3 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。. b2 C: \+ @% w, ~0 h4 ~- ~

    - n& v$ w0 M5 S2 K* M+ b
    9 p' R5 q. `0 t
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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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