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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 ) ~; r/ D  l9 j- r  r, G1 V) @
# f/ x' @& ~) ?
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。
0 @. F: P! u5 V  g* T; p7 i( ^$ |. k* h8 e; P
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: n! E+ n; V0 T. i; Q

% f* M/ v2 ^2 s. b下面发一组照片对比一下：
6 U  c6 M$ t8 ?* E, E; k4 f6 N5 f& B; P8 D: N
1、        低速航行
$ g; C' G# H. j. }, q2 |
/ |1 m/ Z" |( }6 P8 g" N2 l: C
" C6 ]* o) C$ C" O- i' ]  UBATON ROUGE号$ x4 z5 A. v* y3 c" i! b9 }  f- K

% _/ r5 x& D/ O8 \4 x1 p) D9 h. O: V% w. Y5 e- Q8 J$ I
V-2级
6 l' Z2 o9 N8 v9 E8 J
7 I( k& ?8 V/ ~( S5 t3 }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。9 X; [  N2 D/ l, l2 |

& D; X- R# y% g& h  h下图为苏联V-2级核潜艇。
4 W0 J/ ~9 a9 c0 z4 _; I  i
* N+ |1 v$ g7 T5 A9 I% j& w/ q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。/ ]3 p' U, h5 C/ e; K

9 Q- w& z! P* B- D6 \+ D# D! l6 {1 a
2、        中速航行, Y  K! ^" ?1 j; S1 r, N- g
* \) I' i" e4 {( ~" F- a; G2 ^" k( H

: p% U7 \5 F! e& k# z, @7 y弗吉尼亚级
  W  Z: g5 h& q( g1 x  s. k$ d. L. J

% a8 {9 H" S' x9 @V-3级
7 E, v9 M$ `/ J/ h4 ?3 t4 n
; s1 F, F3 W+ U) A. K+ X上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。# B  J" W! w& D, r: ~7 }

% T: y- o$ n+ [: s; X/ |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。
! \7 \! V; b; x; o0 c& T$ ]; N1 a2 O* \
- n6 e* I( Z; L" S
2 Y, ]7 R- m7 V8 B1 {3、高速航行: N3 _* J% x1 H6 v8 w2 _( h  c

; Q* m/ O0 O* q3 w! I% n# f3 R0 H( A8 s" Q" i# G" c' S9 ~
高速航行的美国洛杉矶级* O* p# B  Y" B+ A, ?

9 h0 X: Y( j5 o" h
+ d: i. q4 Y, V: aP级
: G/ k& F2 ^; e' m- m" \4 q) ~! z* j1 r0 x! j7 k

/ w& Y1 g% W: a! a  L; _C-1级
" _( e5 ]% s# \, \" W: }) M
5 F& [1 S- O5 K7 Q0 m* ?; A. J" x, K# s
V-1级
' P+ _0 G  `1 D
) M/ _( c: w& \; a; u$ `3 m" L/ z+ d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。9 ~+ T! @% {7 R. C/ t; t+ V
) T! K2 u8 J% @7 C4 ~6 V& a" C2 p
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。1 i( |' y; r" G& G  e- p% e
6 q/ U, b6 C% R% M
4) I5 Y+ b3 L/ g7 ]4 s6 q
" W. H6 U- c6 A* j. `, ]
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。
! d5 x; [9 p8 x3 E2 h9 `3 J  z. K$ n4 B; q0 E: o
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。- k+ b+ p2 l1 u

  p6 K$ i; l+ h+ s5 f# w# Q( X. U
; P6 }. V0 h; M2 X

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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
    开心
    14 小时前

    • 签到天数: 2826 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。
    5 u4 M) t. j% u( H+ P* e& ?
    * N5 X$ |2 w- P6 o1 l2 D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
    , `, d' _7 d1 M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 ...
    " M( ^+ N6 Q3 t2 F7 `
    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。& j2 s9 n: d4 q6 b  j: H
    : R' ]) M- _& L$ L/ H6 Q
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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 - N, U9 V: L0 v, @& ^) c( ?) 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 ...

    " i9 v( x& m! 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
    + K: Z' c  B2 P9 W8 u3 c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 ...
    6 t' [' N9 s' [! F/ F* 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
    2 v) R' i6 F* D- S, D9 X" 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 ...

    ; F: r& u& c5 W4 p2 w% w  l2 @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。& A. J: e2 X2 ~$ u6 E

    2 `; t+ C: a: |  U- q# f
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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 3 u- V, D- V. I" ~, c6 ^! 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 ...

    / c2 b- g+ r. O' ^' y' K* p! B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 " ^5 u' H9 p$ V  g
    " ], G) C" ^. L; p7 I/ d0 m
    发几张线图比较一下
    ) W+ U- {& _9 D- G' H$ h, l
      w* w; u; Q  H- G+ A
    , U, X' p4 {! \! y: a" R8 ~洛杉矶级
    / ^( ]% ]$ ~# Z) a  H* {. _5 R7 y# P) x6 F8 ?4 M* i
    6 F; [" A: U" n, r) E. p) ]
    弗吉尼亚级3 v+ a( h4 G  K4 W) f
    % V& Z9 @, {# x% m4 A* A, H& n

    : I, A' v0 U6 {' _6 L2 L% n阿库拉级
    7 `1 F  N$ G& @
    - x9 q% J) v$ F% ^& O1 t, z% r
    & A. N# x3 K: C# U阿尔法级& v% j  p5 C4 k1 W
    - F0 z/ M( m0 w4 D& R% x" i8 x
    ) V* \5 L7 J) @
    , s2 _/ |: }& [" y" C  j8 W, z
    亚森级
    0 j' B' C. |8 {& B& K* N7 e/ a3 }+ U# h5 ~
    0 _5 u9 Y1 ^* |1 b( B5 z- i- y
    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. J6 C, N( K; l9 i. Z
    - f; j' o4 K; d% x
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    % j- w$ w+ f1 D( V1 n4 @7 _- s
    % `! t# }# F+ {' f- [' S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。0 ~" P) Y( ?& e3 @+ _6 s0 i; C' }

    * }& H0 `8 a! R, _* p3 w! v/ Y3 m! b
    ) e4 b0 ~) W* T, ?: {( T
    5 _3 e1 j0 q6 d$ A* y0 t( h: K+ ?' Z
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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
    # l9 w! r# z# A/ {: ^, O' T& h发几张线图比较一下

    8 b" L) d) 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 & a- X* F/ M- L
    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？
    5 K- n" r3 E  S+ `; R

    7 r4 q# V! g6 Y* L6 G5 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。
    5 @. l$ n3 b7 Y0 g! S$ B) g4 p3 m0 E
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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。2 g1 I' c- L5 d" O( j' E! Y; e0 k* J

    , @0 d' y, R7 L# Z苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    : {1 d- J8 ~8 z: p3 s% F+ |2 f& M- g; c4 n/ C% \1 T6 ~  t9 }
    以上请指正。1 a" {$ [  A$ A) o0 ^; m+ a

    4 V  p. O" j, o; T& P
    ( a6 b( c  _& w% |
    , Z: `- k" e; S% F) j' v) Y( k. o( i
    - d3 Y. Q+ T9 J4 I
    % ~! Q) |+ H0 H7 r" g! T
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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 0 P8 k4 A" ?0 ]6 [1 m! Z& x
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ) o& D6 n, r" i& P: Z4 C' D
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    4 R" G: H4 l, K& m0 u3 Y
    ( w0 R! d1 }5 T+ r苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    % u$ X2 ]0 i1 Z4 q$ g+ u9 M( R% L' W! D, I2 c6 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。5 q) ^/ Q4 H8 ~& _- D4 [: y
    / L# e3 b- @. ~
    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。
    6 q. p" R7 C$ W) }% L1 K, Y2 y
    / M# @. t4 d- {; n7 n( j7 L% _  L" U7 }
    / Q6 T; F2 E- j/ B& K2 E
    3 {' N3 J8 A; x7 z* ]+ b$ Y! Y$ i1 w2 Z5 x+ S. R, ?
    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。
    & \! K, I% ^' s# K
    & D3 u, p, M0 r5 P% ^  c7 |' q9 u9 d- u' h
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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 , k. Z5 C" Y5 k  K
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ' R2 c6 g* c! H- g) b& k+ L
    “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。; p, c4 f- Y/ L8 b

    7 ?. w0 K$ @' ]3 l8 o( c" g双壳体对艇型有修正调整 ...
    - C% V; T! [# r, v" j: }
    " h1 G7 N4 p8 a7 Q
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    / N' W) u8 |5 l$ s6 N& W/ C6 `
    0 Q0 R/ \' E7 V$ K: V7 e1 u4 g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。4 \# B. |/ N0 P8 L5 a6 y
    - o, d3 P% ?/ [; `& E2 {! S4 a
    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。
    ! \* R% Z( n* n- i2 H% {) @0 F" {4 _5 t' w
    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？& |# y/ K& G1 Y& o$ h8 D5 L4 j- i
    ! @9 M) q4 X4 I5 ]& x( n

      w  f1 E5 ^" W  ^" B  S  N6 f. c5 e; a$ l2 M  O! z) Y6 a
    ( h5 j. k4 n; m$ k( A0 }* u
    6 X% E4 Q* c' I

    ; V( u7 H9 p6 \4 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？
    4 b* B- J! R7 K" t6 q; b4 ^9 ^
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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 ; j& r2 R3 G: J
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 1 N9 d7 ~5 g$ ?
    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？
    ; T# ^* j0 z" A, K( M/ o& I' J ...
    ; l. Z# z1 }% j
    # q; s9 \4 c- w1 V  b. G8 Y. D+ n
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    8 ?1 E4 a5 i0 D
    . N( o9 R; A, ~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& a! K0 S* S% O2 \1 c' r$ a; t4 y  A. w5 Q9 M$ S7 J" L
    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。7 @; T' s) {3 l' }! O' d

    8 n: F  ^, n+ M9 z: 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 ^& G+ r( W7 c2 a
    ! K3 A: k6 U# U) S* j

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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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