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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 : a4 g- O6 k  p( e
; s5 O* f* V0 O7 \$ T
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。: b& g/ u2 \% U0 @: p
1 K/ p3 e2 I/ n" b2 |( h
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。! c5 p' Z7 M6 r1 x; ?. `- C
8 o1 y( g6 c; h: {4 l
下面发一组照片对比一下：
- I- R( |; J) p0 R! K, I
# \. i% o# K( J( O9 ?6 O/ \1、        低速航行) w9 O) K8 Z9 v

7 D/ p# a- ?1 z, l' c* X
% n  u: Q: f' d: BBATON ROUGE号
. n, d3 a0 ]# q& u0 p) \0 m/ X* f: x( G; @2 `( V) ]
' G9 C& d: Q* ^$ _( z$ ~2 P. j
V-2级: \5 F5 V6 s# o2 E( s8 v
4 O& _' P; k* `$ N% G4 o9 p3 a
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。
, s% C- {6 J! f5 p0 G( E
: [/ z& f  \( K5 p下图为苏联V-2级核潜艇。
" a! d4 j1 \4 s8 p" Q/ r, Q% d3 i2 z3 v
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。+ s' q; [& U7 }( y: I

2 \3 E. M2 l" q* `8 s, h  F( M1 R/ x
2、        中速航行# k4 f% ?' @! F( `  w3 T& n

- r# W: t8 ~# ~4 d/ h- R- \* S4 n8 ^* i( Z- A
弗吉尼亚级
6 I2 f! Y) w. m
3 x3 j2 @. E# J' a! X' \
7 O' b7 z, N3 `. a; wV-3级
  ]" ~2 W# q  [9 N
9 _6 J- T6 a5 q/ C上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
+ S' h* S# N! P% I$ |$ j" U0 m' D. i3 R3 @3 E+ ^2 q
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。) Y( U' C# @6 m4 ^
& u  ^( {- ^, q3 w  A0 i

8 f$ I9 J/ e: T) m# M$ d2 ~3、高速航行
+ O/ E2 Z+ p% v, H0 _1 r. r. J* S. J

# t" }: s' _' d$ S/ u: q) y! P高速航行的美国洛杉矶级
5 E8 k) ?! H" l
& l# F$ |( b  d0 C( h3 O9 K, d' t8 g
+ b* f7 I6 J8 f, WP级
( d/ d. g  T- Q* i8 y4 ~
% x  d6 w7 N  B) S8 |+ o
* h9 ?: L5 L* k: z  b' p- HC-1级0 T0 O% {; I# u; e
8 _( v$ H* ?, o( `- a! ]8 {

7 i6 w6 n5 f& A  w( Q0 nV-1级3 U! x) [) m8 z) ?& I8 S% @
$ Q5 g) v, _: u. S  s; x
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, a( o, _6 w7 k2 T; r; K
$ Y, [1 n6 q  k+ G3 _
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。$ D3 }# U! M) n7 @! w$ G

+ X4 U- N8 o  }3 z4 {0 o4
% D  `* Y) ~4 S5 Q( F2 a3 d
) [! P1 Q% s! I/ v7 }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。
  S  i  Y) U3 I) K  `2 p
+ b3 k/ T6 o; u) B1 c/ e5 @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。: c8 H0 H5 R' \. Q! m
- x' [; y. _$ X
" ^( F# p7 n; o! W2 W& J1 R

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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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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 11:56

    • 签到天数: 2619 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。
    . ~# M( k. ]6 D$ O* H! p
    & }8 n) R$ Z+ F# k# C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 4 r  E3 x% u" q$ Q# V+ m; q
    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 ...

    - O$ e. n1 Z& c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。
    . S! _& e. B, ~! F3 j
    ! }, {$ `+ y, ~. y( ?& Z$ A& @
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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 : C6 [/ e8 v% o# }- n* R  q) 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- ~& D6 A: S0 V5 R' R" m2 w: l1 k) ^$ t
    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
    2 @! ]. n) Z! X% ?; s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 ...

    ' y7 P" J* U7 _0 R$ T4 Q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 `% z+ ^( p( H% M2 m' u6 E
    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 ...

    4 B/ Q; Y9 T) 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。
    ( o( E# y. _2 W9 p! h4 Y2 ?& ^: U
    : z, U+ O3 N: z. D
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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
    % H0 k4 s7 V! O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 ...
    ! z: f" L+ k& G  ^3 h& V# 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 * k( P5 p$ _8 h" V2 \
    ) ~3 w0 P1 A5 J4 w
    发几张线图比较一下! J7 w$ o9 v' y: q

    8 ?+ T$ r5 \- ~9 [2 S5 L  Y9 o5 A) U& h6 ?  X
    洛杉矶级" k' b: L6 v# ^! Q: B
    * F6 P7 g# a' E

    ; T: d1 R' b9 F! X+ l9 d; J2 M弗吉尼亚级- D5 ]2 Q8 P, x8 X- f  H
    ( g3 H5 M% A* s/ f1 _9 B: s
    " W! t8 F2 Y' u; U. S5 L
    阿库拉级! R  w6 p9 N  f& r: Y1 R5 t

    5 e: ~; [. N- q& e( S/ \( x
    2 _' b! J% l3 ?! n- {阿尔法级( p; r6 @! T0 h+ {

    & p4 T5 \" x  a/ S1 x: x
    ) U5 e- n- H* B- w+ g$ N
    / j; v' K$ k+ @" m/ X亚森级2 m& U9 Q! X* F  i

    # m4 b- J* J) w0 m" ~$ W% H2 o3 Y; p9 M9 [; h$ S1 L
    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。! F: z: U  m9 c: M
    8 @7 P  @* U. `& ]( L
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    & G: U& Z6 h; Q" P& M7 Q5 W1 }' F
    8 }5 I( v/ ?# {* W' e6 ]! [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 {3 w% P! I1 ?3 i( M( d6 H
    3 p  @  @+ D- i9 S
    # T' H% `5 T- D: @7 p0 K; h

    ' L* n0 w5 _1 o% V
    6 P0 X8 ]7 c& ?. q( {  j3 q( I: d
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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
    5 U4 \8 D; v+ |6 b- A发几张线图比较一下
    9 X7 W7 f6 e% `- H) F9 h- S
    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
    & }& A" |" ~7 g% Z7 D9 w, S! s3 P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？
    & U6 l8 Q  `. p# F% [# j; ^# [

    6 P( R  ^. H5 I( @2 j$ M/ {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。
    4 i: a. f, N, r" A
    " S! F' ?" k8 y
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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。+ k2 k# [3 R+ s7 t9 R
    3 d1 B+ j4 E0 r( B+ E$ X
    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 J1 X; F8 ?' f; l

    ' J2 X( d' F  B( e0 c  s0 E以上请指正。
    . L1 \6 q) a! e) C4 a: X. e6 F$ a+ [* S

    0 Q/ n. `7 Q0 p7 V+ l" m2 y
    2 [4 z7 @% l9 q. u$ h
    / l( ?% R' O$ G' I4 j) n* H4 f7 W+ V9 R) {% H4 r$ V, \) w
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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
    : }% S5 Z' z- x; B
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    / H  P$ |% S9 R. e0 p" r3 W美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    2 {8 X7 u8 s+ `+ X2 A$ h. N0 M6 c9 ?0 }0 T# F; f& k) r
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    : \; z& X6 Q+ z/ E. t4 d% f3 ^# q2 [3 ^
    “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。
    , E! D$ g; e1 q- y  R( u$ ?; ^7 P( Z% D+ e; C; Y! h6 q
    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。& M$ C' _4 |& I% E! V. `# u

    " b) D0 d9 k+ |% A& {9 \$ Y( x# ~9 ^5 i2 k  d
    2 M( s( O1 o4 h! c

    - @1 {. M/ o# J6 W6 k) ]' x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。
    % M0 F- I0 w4 n. M& j* U% A
    / [6 j& `5 ]" d5 C0 k2 z8 n- ?$ H% I) d6 _2 p6 H; R2 |' c. f" K" X
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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
    ; T0 a: ?7 t0 I' ?) J, F+ o5 H
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 9 D1 ]6 x* F, z& c( ~
    “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 y! d2 x  ?2 b' Q7 c
    0 r4 H. u& |% E& W双壳体对艇型有修正调整 ...

    " `# ~3 G; N& [# _) c, |% [# d7 ]& G
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。- U6 [1 O( m7 ]" P0 D. g2 n  `0 b( \
    & f' _; y! Z6 X9 o
    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。
    5 R) I. P$ K$ X  u# d9 e- Z: E- S$ ]
    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。
    , e9 ?% i+ k8 e. C8 A! F( v
    ) X+ }5 @5 k3 |! e9 F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？) ~  s$ p# ~5 a' ?
      O- l5 `; j% `6 Q% i

    % P3 m- y. W2 z& ~2 |: u# f, h6 M! Y) [4 L

    " u  M5 K9 O( _% ]/ P2 p
    6 \2 n8 O9 U7 v# X3 x
    6 t( i, J- u" Y3 s' L
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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？
    8 P* P! u( I7 o, ?
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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 u5 q, o- [, {) F* z. l; c  e
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    , s7 R' P: w, b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？) o9 N, c" I& B/ W" ]& e7 G3 u
    ...
    ( F# U; R- p: v" ^! I$ ~# |

    " ~( n* \4 {  Z) p不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。; J+ q% w" o# q6 C0 J3 {/ Q8 S
    ) y$ z3 y- `  s" q) l( K
    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。1 {; ]1 X" m! W) x& v+ ?+ S

    . a; x; H0 R1 e" i. U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。5 m) _2 m5 M* S" k& I1 C

    $ \, y* |, y+ n% h0 x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。6 c- [, {1 ^, t- b0 Y, f5 U
    1 T' j+ J, N  G) ]5 L. I# `. |

    9 j9 M6 J3 M+ T5 `/ x6 z. C% F- }
    ' h- [; E. j8 E3 G. D1 x7 ^" N3 k* N. ^
    : l) ^5 }  W" z. R
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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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