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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
- m! l1 H; S" a+ Q& \3 B- J& ?  [9 y- i1 P9 S. u, N& i1 G
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。
- ]1 @& D$ z3 l$ D: r, ?9 t: o2 G
3 E6 [: R7 r7 ^- u( z  \# V9 X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。
* n5 Z% B" o2 m. i, g
( [4 Q% ?+ ?- @  o3 y- D) `下面发一组照片对比一下：
/ N- e) j, ]# L  w" t" U8 B
% `/ N+ d6 d) V/ k! b) r- S1、        低速航行
- W& C) t( a- }% g' i1 r+ P6 Z' O( n1 I3 V5 S, D

$ O% V( Z- D7 E" ?% B; q) JBATON ROUGE号
5 e# N! e) |9 K; t1 o0 e
) H5 u9 H& @. D5 s  M" V; O# i# I7 I6 a. a+ ?! w+ _
V-2级  i0 Q" j1 L2 e4 ~6 F3 B

3 J5 {7 b% c9 L" g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。
" F8 o0 T  [: G) @9 V
1 N9 e% ~/ @' C! X! F* G3 O下图为苏联V-2级核潜艇。5 K& y  @- o' F; C& B+ j; O/ t& R

5 J, ]6 y9 N- D' O* 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。
, ?+ e4 }/ E& ?7 \; X
, M! N$ F$ N, ]# u# ^6 q3 y8 q6 C+ O* N2 K: q: D, P
2、        中速航行0 s& Y9 V3 X( X& S7 C5 M% y% O: h( ~- o2 Q
- y/ i/ z5 f# R8 ^2 L( [7 t

0 E7 R' l" \2 O- d1 U9 a( R. K- {! `弗吉尼亚级- @3 k) D- L( B3 {, D) o3 v

* S% {2 E2 E( E, e# ]3 q
  [; r3 o; m4 Q' J  M, gV-3级
$ L+ W% @2 {; `% ^$ M6 ]
% m2 h# A9 i9 q9 g6 S- U: M- J! w上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
( U4 E* @; Z# k0 |) Q% H. K! ?2 N) H% H, v1 c/ Q& e, l  A
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。
& Q! f+ \7 g( X- `- b$ T
5 S* d; T0 K' k
( _* O. Z: ^8 |3、高速航行; Q* _1 E. L& e. F2 q5 X
: @" u$ G0 o  i

# M4 _$ O6 h8 \$ M) w高速航行的美国洛杉矶级
- Y0 ^/ N+ [0 v. ?% ^3 t3 S5 w; _" Y/ P- Y8 U- y* Y0 O; J4 E, x
; J! K2 e& V4 Z& h& n! r2 b
P级
) B, t% Y, A9 S- r  r( ^/ h
9 h7 l8 _3 b' T5 b- u# `
8 ]. \, v4 B; D' NC-1级2 o( [  z4 A% U9 D

" ^9 R) S/ l, V6 `$ p( o
4 }1 n, Y; }8 I) yV-1级5 D& ~- M# g: l
7 f+ G+ Q# r5 ]" F2 E+ o
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。6 x' b! p: S9 J+ I* w" |

5 ~3 \: U6 W4 Q8 B1 q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。2 C' t5 r8 Y& t
- e5 P( m7 Y# o3 b& h6 c; q
4, ~2 ?. Y& v. n% |, Y/ Y
* ^# Q8 i; v! w
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。9 C) k5 o( A& o" ]3 ~$ Y
- y' d0 \' g" e9 @
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% `5 t8 t& C! E  B5 G- J8 `6 B" i: t6 i6 s8 H. p2 c4 O" E: I
: Q1 ]) j# v* `9 k1 j9 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
    5 小时前

    • 签到天数: 2893 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。3 W0 s2 o' Q- _

    7 ^3 ]  F/ `" U( T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
    0 b6 N3 w/ C, G3 T6 G( R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 ...

    # ~5 v  o3 O$ Y$ _' e# ]/ _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。
    ; |: Q) ^1 j8 j
    4 y! ~. y5 G3 F& 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 ) ^* [/ H0 K/ D7 k
    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 ...

    # A! z6 x9 ^, M8 y7 |( c! y5 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
    . N! J# U; E8 S: b' {2 \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 ...

    ) z: u! Q6 l) }4 q2 T1 L( W6 E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   U9 y1 V9 s- @% t. u* Z
    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 ...

    ! o; B' `' ?$ f  z; u; K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。
    + j7 e4 M! T8 @: F! t2 e3 V: r7 z$ _( N+ O6 d% C
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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
    5 J5 P! G: 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 ...

    : f" a, [/ L$ V0 [/ [$ T/ X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
    " u9 ~, {3 @  @" D5 E- }2 \6 _2 S* R- `
    发几张线图比较一下2 f3 g3 W. Z3 c6 L+ c3 S

    9 f7 d2 U/ }% H+ k" W
    2 r: R  j! `4 k  y洛杉矶级: F6 g5 y2 w% L8 w/ K+ ^) |

    ) R0 E7 R1 e' @+ e, b" Y( R, m7 q3 S
    弗吉尼亚级
    1 z) J  j5 D+ j6 S  p- {# m; M" }! M8 {3 g* `. }7 l$ e7 Y
    " Z, d9 A+ F; L8 l  G) I
    阿库拉级$ ]5 s1 h5 Q; g
    8 [: ~- l: d" P6 E

    : x7 P! |: p4 d阿尔法级
    - C' F4 J! R  U7 q, }0 d  G4 G& a0 ~9 t$ U8 `, J; F# L
    % o! h  M( ?' ~1 B( d0 k7 L

    5 Q$ u+ ^3 @* C2 j' v/ e+ b  p3 y亚森级- \4 C& ?+ U* F4 f* r) Z# w) I
    2 e/ {1 N7 h- Y( S/ W" G1 j

    % t0 Q9 q  X2 ^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。
    5 N) P0 }( l9 Q: C" P; y: `! A/ ^% M" h) h0 i, I
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    2 r3 s$ ?( x' ~
    " ]" C8 T# f$ 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。8 i/ Y6 K% d6 D8 c* X: w
    + A. D# f  Q2 p/ E6 ^6 r
    * I7 r& u2 @4 A8 K( j0 E; S

    3 O( b$ B. E2 w1 o; b' J& z, p
    / [5 i& o# x8 t2 t% X- t( I' [' @" B9 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
    , x' H& s4 H, V# k# L( Y* n发几张线图比较一下
      j% ~) B2 l) c6 @( {8 O5 ]% D, P
    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 6 ^' m; ~1 g9 ^$ d* m
    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？

    7 Q. m: M5 L! T5 D8 b% k; g2 `4 u0 V! O- L: t2 ^" f6 w& V1 L7 d
    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。
    ( @' r# i3 @4 E; o1 B8 r, C
    $ s. n$ T- z: E) M& K6 }  `$ W, i
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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。
    * i$ @1 t4 ?1 ~' {6 u
    ( v9 E6 B; t4 P7 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。
    2 a* }* D5 j* @, ]. ?) j( [7 f( `' r0 q
    以上请指正。
    ! O( W- R1 [& A+ h
    / w# \7 [5 v3 P/ ]* F
    ! h1 r- H7 z* B, e7 [* `/ q# o5 A) o3 B7 B" a* ], r

    - d- x  w' p$ s* a: N7 G8 z8 ~0 i; |/ b8 @( c& `
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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
    ! ]& p- E+ \* M$ @5 u
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ! h) J9 Q" {/ w" y, B+ ^
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    0 D+ I' p6 ~+ n* {. r& |  h
    1 ?3 o2 _3 |& E) G0 W7 [* H苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    3 U/ l2 n! ]- A0 |6 N
    & b' j% C" m) _2 _! K1 W# c7 I/ 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。
    ( k5 C4 r, m* S$ N; a# f  j2 P8 K2 W( [' b, 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。7 n4 ^6 U- t0 `
    * i  r' w, o9 h) J4 d
    # Y% d! |3 H7 U. g

    ! X2 J% b+ B; j5 H
    ' X- k9 |$ c, V5 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。- g" Z1 f6 g% l% }

    7 c5 Q& N, }0 c* N7 ~  m' X; D) A; u
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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 & N7 l# E' x1 O+ \% B9 f
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    " ?3 a) M: m  U0 X9 n% N" W“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。
    8 m( m, t  T/ Z5 {7 ~
    ' J4 K4 |# D; p/ ]- Q双壳体对艇型有修正调整 ...
    " y9 m+ M- B% t- p: Q+ {4 D

    6 J1 A6 q2 k* j9 X! [2 U/ W, j5 ]7 ^美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。! t9 [" x4 z" _" [9 v
    / w- O- r3 E+ W# U" {: E; P
    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。' ]$ [0 v) Q" ~5 y- C+ i% m, ~) ]# p

    ( J2 o1 U3 @  n. P+ C; C. {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。
    & c( i  I' p( E8 w% l, }7 k3 h3 ?
    9 Z- r3 ]  h5 D" V2 p8 y& s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？
    $ C( H2 G7 Q2 i2 `5 U, n/ F1 L  s2 M) E: o& n; L; }- U0 U

    ) a' k4 M' S; p* J8 h+ e2 k* b- X7 P' H( K5 L! H0 `5 _

      @+ ]$ Q4 C8 A5 V, l. i. O- C1 V! q* E! e* l9 U
    : e) p) s+ ^6 y; Y0 c( l8 A3 }8 {
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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？: v2 e" L$ F9 C2 b! [
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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
    0 ?) q( b5 ~& a6 c  a! A4 L* Q9 e
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    5 Y, L3 Q6 S* t- \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？
    # t3 ]( H7 N* J' ~/ J+ L  b ...
    6 |* S: D1 b" E* I; L- h! o
      G3 D4 t3 G: K/ N# h* G! l  t2 V
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    * w6 Z" q) J( J1 G# d
    $ |6 y2 a& e2 D: E/ F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。6 m% Q* i& }% c

    # ^7 y$ ]- X/ Z7 k* T  p" 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。/ ]5 G8 d" [1 ?5 s8 [

    " m6 d) r$ |: t$ J+ @5 L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$ G% c( a1 [% P. \6 Q* `2 c5 q6 S7 t4 O5 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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