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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 & L) s9 j0 S4 i+ Q5 ^, k4 a
+ w- ^: n/ L; ?
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。
- X6 d5 e6 }$ H% P4 B9 v- a" d4 a3 T
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。7 v% L* _  V" C% r& K# u

9 d: V7 }& N1 l0 o; E! J8 y下面发一组照片对比一下：+ D1 o4 o; t- z3 R
* r+ N, T6 R+ S! t: @1 j
1、        低速航行
+ \* V8 O1 ?  a  t6 P( W4 \7 l# M

9 S( @# S7 Q+ M& M( n4 v$ X, b& cBATON ROUGE号
6 {! ]% ^" c9 e# w7 B6 N0 }; C( E" q
1 l1 v/ t  k6 e1 g
V-2级) [4 I2 \6 W# c* q

6 {1 A" f) m9 `( `0 h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。( ^/ K8 ]6 @- }4 U

# I% f& \2 Y  G# `& Y: y3 n下图为苏联V-2级核潜艇。9 v3 K2 t. B* Z8 Y+ ~$ b
) q% f: {( ^  |0 n8 j+ C# w2 d
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。" {* Y) r) @9 w1 n, C1 G. A7 P
- P6 N4 [4 h3 g0 P

  e  n8 k1 U; A: y; T2、        中速航行8 ^, ?! y1 a* B' T) P

2 p) n$ b& `5 I9 a* k/ |% ^# e+ z. C( I  Z
弗吉尼亚级
: J4 B7 v- n. }# Y( K+ k8 h$ Q8 @2 [" o+ ]1 Q

3 b. v9 i- h+ j" ?+ ~$ O/ _V-3级
: i6 m* `7 R- S5 `$ e9 G  g! x$ g
1 z/ r1 t- f( ~2 M上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
) J1 f) j! F' B4 X. m) ^9 f) k1 R8 j( \# O$ |$ a  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。) q9 f  z4 ^; r+ w/ l$ Y
5 p( K8 y1 L4 F0 N. }2 h1 X$ h

3 F# K8 D9 v" o! \. I3、高速航行+ J" {: F% A! @0 L+ R; \

) p2 y( t* g/ B) d/ Y) ]- X. K  x9 j4 m4 ?, I" f4 }
高速航行的美国洛杉矶级9 {9 Y1 H  N, e- _
% Q! O% l1 u: t3 u* v2 z

/ e7 W# x/ n4 ~3 x% H5 WP级7 i  ^+ \0 T' I3 e8 g$ l

! `1 z( U  f6 D* i* m
8 A5 C* e  |8 Y3 ?8 e- [, CC-1级$ A- o5 u; p) x

2 o* t9 H0 L( u8 L% n3 C- |, @0 W) k& ^: v3 |
V-1级
+ r( b( S2 m( d+ t0 G% g) }
& k0 W, u0 n. y0 S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。2 b+ o, T  z) p% }- O
+ C* P( L5 _4 Z1 f1 D  V
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。4 n2 l- n/ B4 w' R* H

. o& Z4 b# _( C8 j0 V7 E4
( h9 w0 O6 }. P* v3 T) S: E" ], a" o/ T! A: E5 v( R. h
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。
  I' O) r9 ]9 S: N4 V+ H( {6 r+ S2 x0 P' b2 b
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。
. o: p6 I7 }8 N& D' [# B
) Y/ _( t, _1 v% b/ b9 M* X2 w3 b; Q; z$ |; ~' [. n. F

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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 03:43

    • 签到天数: 2664 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。
    $ r0 c, W# x6 B  A$ Q, j3 h
    9 x8 r8 K9 v+ r! O9 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   [# \- S9 k2 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 ...
    7 U& }& n6 p6 b( ?+ H; j
    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。
    ; j( @6 K' ~8 s4 l+ {; H- g/ N+ p' _, d" M9 e5 `) x) k  E
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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 2 e, D( v% r7 {2 {% C1 j
    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. q4 q/ w% o% }
    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
    % ~: `5 Q8 A2 A, {! c6 ^" H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 ...
    , O  o- b6 r) ?* J0 [% \  T3 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 / h4 {1 L" U% G* t  s! Q
    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 ...

    5 k) ?: {3 K6 l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。, d5 k6 h0 d3 G2 q, P

    9 m7 W  _  {6 t; G6 A. t
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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 ! s6 h2 |8 C1 q& z5 z* C/ 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 ...

    8 w6 a# s5 G+ L2 n6 s  |6 @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 g4 ^2 n6 k$ D- I# V2 v# ^8 L) M% ^

    / }4 I" v0 G6 e1 Z发几张线图比较一下
    , J+ M9 e' U7 k. T- ~, t* H# R: H7 P
    , Z- }, Y3 n7 K
    5 X# V+ t8 `  o# i" Y洛杉矶级# ?+ z% e+ F* m* f( Z8 r1 r* {9 {) t
    , f; f# C" o! ]* k" C( g# e# C+ ]
    ) ^. Y4 X# H2 {' z1 }7 z/ S
    弗吉尼亚级1 x7 f0 e0 X4 E1 ~$ I

    & w4 f& b/ C  U4 f
    " C  l3 a4 I( J0 U阿库拉级) @  Y: l' }! [5 N: C. W
    % O& t8 b; _. y. ~
    4 x$ j% Y5 {; e0 V
    阿尔法级& c% ], ~9 u1 G% R0 U
    2 n8 @5 e% s& k
    : s0 Q8 _" {3 b+ a% x0 E$ k8 L
    $ d  U/ T. x9 @  o" I
    亚森级
    7 f* I+ T) x2 I8 z
    ' `& G$ }+ ?% t/ [% w0 e/ [0 N# U, U. X6 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。
    $ i! W4 t. F4 H. f% Z' l& B. H/ p3 ?7 w, [3 y+ b
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。6 V' e1 c3 K" h. s2 c5 ?8 M

    4 r! b0 A# y- R; }7 v5 J7 w9 P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。. H/ s9 w3 L' a

    - c9 Y' k/ C' I9 R- }$ G" Q8 N) t
    * _3 r( C8 T5 B2 [0 C
    ' n3 Y- Y. u' c: e# f! o2 t  K7 M. C9 J( b4 U1 [- t; }% 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
    4 I% c# V% C4 X* R; O) D! _发几张线图比较一下
    " |* R0 H4 O( b/ s" O' p/ Z7 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 ' }' X' X* Z. w2 t* f
    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？
    / ~4 |5 q) S0 V" Q# I
      S! l6 v# T$ w' G9 v
    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。
    6 E; U) V' P1 f
    + C7 P% h0 a  Q7 g! q  m7 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。
    ; f3 m0 Z" o' Q1 d& `9 m2 d7 `" P. y* h# A4 k  E9 m
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。$ @- S, M% c9 A4 j" T
    " i3 U5 Y/ E: r9 Q5 r
    以上请指正。2 [, a4 r6 j/ T9 U! [. H! j5 ^9 A
    0 z2 p% ]: h+ C( A+ ?- U* ?

      J$ O  o7 Q0 Q; r* s2 E; y8 f' y
    ' d& j. p: F/ o+ ^7 O- U8 h7 l! c" C$ I( N! k! F
    * ~" ]: W# ]1 x& E0 f$ X
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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 6 |- C, B' F+ Y' G+ \' h  u. n4 ^
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    - E2 I  L" g" `+ j3 T3 h8 O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 J& m, `. `8 Z! _" a

    $ q/ _: X: V. ^1 {' Z  d苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    , Z4 b2 r, J5 ?3 k( }
    7 p7 U1 r' J; P+ B! v
    “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。
    0 n, m6 `6 x" a3 [0 ~. v+ R  t4 P: Z; R/ b9 ]6 c2 N
    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。
    3 @6 R" l1 X: ^  X& r: f7 c2 ^! \: d2 J7 E
    : _2 b: \! F' a/ W2 x$ q; q
    7 m6 S, G& ]* a; j. ]

      S0 O4 g1 K5 Q$ l6 |  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。, E+ o/ V, M" j0 Y3 }2 i

    ) d& i! I( m1 p0 F- A+ j2 F% O/ [+ h% \% A+ k7 U; J
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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
      c! ~, A& D( @0 s; [4 @
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 * n' ^9 |/ s2 O$ z; D& j8 d! 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。
    + ^. S( H4 b# H; _1 G
    1 |2 t5 q& P. [  H4 ^9 f双壳体对艇型有修正调整 ...

    ' C9 S2 b) Q7 N2 J9 }7 `2 d
    ; v' U# W* S7 ?9 s美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。/ S5 @% p* ]. Z* O& i
    + q1 p; \2 O1 |+ B3 m% `
    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。
    : B( J1 C& p) H2 P9 T% m" V
    # L3 C: M4 _$ t! B) g! Y; G) H% S$ H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。/ _) T( c- j& F" @6 i

    # R, q0 W3 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？
    % C2 `, a3 h4 P, ~) ^
    9 u, {- I% ]0 n5 n/ @6 A1 j, T3 z2 W. \3 C+ E

    " o" f4 U" d& {2 K0 a& _; G8 c1 ?8 ~& U# ]1 X6 H; N3 b4 ?! Z

    4 d/ J0 x# g* }% c, N+ e* O( x# T2 w1 e
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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？! B4 M4 M) y0 g+ E0 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 / W0 [0 ?' F5 t( `0 P* M
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    3 u: t, n  ~* S$ c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？- E9 k; V, s; f3 h3 F* A
    ...

    % f( {3 _9 |2 ?+ o- ?4 p
    0 q5 {3 W6 T" u7 D不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。4 G" U/ U9 a1 R( Y9 l8 o
    5 R% Y4 d9 h# w* B$ S. K' H) ^$ o/ 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。
    : Z4 r4 _5 p% `* v5 p
    + Y/ \8 B. }4 I! A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。
    ! ^* e( E! X" h4 m! F! V8 Z8 m2 w
    7 l# Q, @" I' z& T6 v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。. e* ~+ |( f2 I5 ]! x

    5 j. D* n$ T; a+ o4 n" |
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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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