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Holtrop法与船型阻力估算

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第二篇第7章阻力的近似估算方法

第二篇第7章阻力的近似估算方法
式（7 一12 ）中
式中：Rt为总阻力(N)；△为排水量(t); Vs为航速(kn)．L为垂线 间长(m). Lwl为水线长(m); Ct122为垂线间长为122m 船的总阻力 系数2；-x3b为浮心纵向位置，以距船中％L计，舯前为正。
根据船模系列试验资料估算阻力
为便于确定回归系数，将式(7-13)化为下列线性形式
2 - 13
根据经验公式估算
经方形系数修正后的系数CI 值为
2 - 14
根据经验公式估算
② 宽度吃水比B/T的修正:当设计船的B/T不等于2.0时， 则系数C1需另加一个修正值Δ2，按下式计算
经方形系数和B／T 修正后的系数C2值为：
③ 浮心纵向位置xc的修正：若设计船的浮心纵向位置不 在标准位置时，应对系数C2减小一个修正量△3。为了确 定△3，应按下式（7 一24 ）先算出（△3）0，
6 、火工矫正
则设计船的机器功率
海军系数一般由母型船的试航资料得到，若无相近的母型 船，则可借助一些经验公式或经验数据确定海军系数。在 使用海军系数法估计舰船有效功率时，不仅应当注意船型 接近，傅氏数相同，而且要考虑主尺度及雷诺数相近。
2 - 29
根据母型船数据估算
某船在正常运转情况下，排水体积▽=5700m3，主轴功率
经过上述四项修正后的系数C4值为：
3.实际设计船的有效功率 式（7 一26 ）所得到Pe（kw ）是包括8 ％的附加阻力在 内的有效功率，其相应的裸船体有效功率
艾亚法的计算过程可列表进行，表7 一8 是具体估算一例
2 - 18
2 - 19
根据经验公式估算
2 - 20
根据经验公式估算
二、兰泼一凯勒( Lap 一Keller ）法

2015-船舶阻力(7)-阻力的近似估算方法1

2015-船舶阻力(7)-阻力的近似估算方法1
②
③ ④ ⑤Байду номын сангаас
根据
s
S C r 如果Cp>0.8且L/B≠6.5，由图7-6对 Am 进行修正。
计算Cr—Rr——Rt B/T≠2.4 修正 △Rt=±10（B/T-2.4）×0.5%Rt 2.4<B/T<3.0 取正；其他取负。 总阻力=Rt+ △Rt
S Cr C p L 的值，查 Am
7.3 母型船数据估算法
• 早期的泰勒系列试验图谱：单位排水量剩余阻力等值线的形式，英制单位。 • 1954年盖特勒对泰勒标准阻力数据进行了重新分析整理： 无量纲的剩余阻力系数图表。（不同排水体积系数（∨／L3），Cr—V/L0.5关 系曲线）——设计船的剩余阻力系数； 无量纲的湿表面积系数图谱——船体湿表面积，并记入一定的粗糙度补贴， 桑海公式——摩擦阻力系数。该系列图谱亦称为泰勒－盖特勒系列图谱。
2.泰勒－盖特勒系列阻力估算的具体步骤
e、计算总阻力Rt、有效功率Pe值。
总阻力系数：Cts=Cr`+Cf+ △Cf
总阻力 ： Rts=Cts*0.5v 2S`
有效功率：Pe=Rts v/1000
（N）
（kw）
不同V—重复上述计算—v-Pe曲线
母型—巡洋舰 —适用航速较高船型较瘦（双桨） —普通货船结果偏低
扩展的泰勒系列图谱估算法
剩余比阻力Rr／△图谱的函数关系：
B Rr / f1 , C , C p , Fr T
当B/T、C▽一定时，该函数关系可表示为：
Rr / f 2 C p , Fr
图谱形式是：对每一组B/T，以不同的C▽给出不同的图谱，每张图谱中以
无型线图 — 查Cs图谱 — 插值计算得Cs

基于Holtrop公式与遗传算法的船型参数优化

基于Holtrop公式与遗传算法的船型参数优化

基于H oltrop 公式与遗传算法的船型参数优化收稿日期:2009202205;修回日期:2009209202。

基金项目:国家部委基金资助项目(940A10JB1105)。

作者简介:崔　焰(1982-),男,博士生,主要研究方向为舰船阻力,E 2mail :cuiyan999999@ 。

崔　焰,卢晓平(海军工程大学船舶与动力学院,武汉430033)摘　要:针对方尾水面舰船,采用Holtrop 阻力计算公式,以总阻力为目标函数,据遗传算法,对主要的船型参数进行了优化计算,进而得出了在一系列速度下主要船型参数的最优解及相应的由Holtrop 公式计算得到的总阻力,并绘制了在各最优解下由Holtrop 公式计算的总阻力随速度的变化曲线,结合Holtrop 公式相应图谱对所得优化计算结果进行了分析。

结果表明,该方法对于水面舰船的主尺度比等船型参数优选具有较强的实用性。

关键词:船舶阻力;遗传算法;船型优化;Holtrop 公式中图分类号:U674.951 文献标志码:A 文章编号:1009-3486(2009)06-0026-04H ull p arameters optimization b ased on H oltrop formula and genetic algorithmCU I Yan ,L U Xiao 2ping(College of Naval Architect ure and Power ,Naval Univ.of Engineering ,Wuhan 430033,China )Abstract :The genetic algorit hm was used to optimize t he calculation of t he hull parameters of t he sur 2face warship by taking t he total resistance as t he target f unction based on t he Holt rop formula ,and t he solutions of t he main hull parameters were obtained for ship sailing at different speeds and t he cor 2responding total resistance calculated by Holt rop formula.The total resistance obtained by Holtrop formula was plotted as a curve changing wit h speed.According to t he chart s f rom Holt rop formula ,t he result of optimized calculations was analyzed.It shows t hat t he met hod is applicable to optimiza 2ting t he hull parameters such as t he ship ′s main dimension ratio s and shape coefficient s.K ey w ords :ship resistance ;genetic algorit hm ;hull optimization ;Holt rop formulaHolt rop 公式[1,2]是基于大量实验提出的计算船体总阻力的一组较新的经验公式,近年来较广泛地应用于船舶阻力计算和船型设计中。

恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率临时导则浅析

恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率临时导则浅析

恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率临时导则浅析沈文娜【摘要】MEPC.232（65）决议《2013恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率临时导则》从两个不同等级对船舶装机功率进行评估，以确保船舶的装机功率能维持船舶在恶劣海况下的操纵性。

文章以载重量118 000 t的散货船为例，对该导则进行了阐述和分析。

%From two different assessment levels, evaluation has been carried out in order to assure the suffcient installed propulsion power to maintain the maneuverability of ships in adverse conditions, as speciifed in“2013 Interim guidelines for determining the minimum propulsion power to maintain the maneuverability of ships in adverse conditions (Resolu tion MEPC.232 (65))”. Taking a 118 000 DWT bulk cargo vessel, the interim guidelines have been expounded and analyzed in this paper.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】7页(P40-46)【关键词】恶劣海况;操纵性;最小推进功率;评估【作者】沈文娜【作者单位】上海臻元船舶科技有限公司上海200052【正文语种】中文【中图分类】U662.1引言2011年7月11日～15日，国际海事组织（IMO）在英国伦敦总部召开了海上环境保护委员会MEPC第62届会议，并以MEPC.203（62）决议的形式通过了包括EEDI在内的国际防止船舶污染海洋公约（MARPOL）附则VI有关船舶能效规则的修正法案，即增加第四章关于新船能效设计指数（Energy Efficiency Design Index，简称EEDI）和船舶能效管理计划（SEEMP）要求，于2013年1月1日正式生效。

考虑跨洋特征及碎冰对快速性影响的极地探险邮轮型线优化

考虑跨洋特征及碎冰对快速性影响的极地探险邮轮型线优化

本文网址：/cn/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03216期刊网址：引用格式：刘经京, 吴海燕, 余龙. 考虑跨洋特征及碎冰对快速性影响的极地探险邮轮型线优化[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(2):62–70.LIU J J, WU H Y, YU L. Hull form optimization of polar expedition cruise ship considering transoceanic characteristics and brash ice effect on resistance and propulsion[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(2): 62–70 (in Chinese).考虑跨洋特征及碎冰对快速性影响的极地探险邮轮型线优化扫码阅读全文刘经京，吴海燕，余龙*上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240摘 要:［目的］全球减碳背景下，为应对极地船舶设计建造的环保要求，需开展跨洋航行时碎冰水域对极地探险邮轮船体型线优化设计的影响规律研究，以获得最佳节能型线。

［方法］针对极地探险邮轮的跨洋航行特征，采用航区权重方法进行量化评估，分析碎冰对阻力和推进效率的影响。

应用计算流体力学耦合离散元法（CFD-DEM ）来分析螺旋桨的碎冰水域性能，建立以联合自航功率为目标的优化模型，进而对全船参数化模型开展设计航速下的优化计算。

［结果］计算结果表明，优化后的船型可以满足排水量要求，有效降低了2种水域下的航行功率，其联合自航功率降低了9.71%。

［结论］研究成果验证了基于权重优化方法的可行性和合理性，可为极地探险邮轮的型线和推进器优化设计提供参考。

关键词：极地探险邮轮；型线优化；权重法；计算流体力学耦合离散元法中图分类号: U662.2；U674.81文献标志码: A DOI ：10.19693/j.issn.1673-3185.03216Hull form optimization of polar expedition cruise ship considering transoceaniccharacteristics and brash ice effect on resistance and propulsionLIU Jingjing , WU Haiyan , YU Long*School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240, ChinaAbstract : ［Objectives ］In the context of global carbon reduction, in order to meet the environmental require-ments of the design and construction of polar ships, this paper studies the impact of brash ice on the optimal design of polar expedition cruise ships when navigating across oceans and designs the most optimal energy-saving hull lines. ［Methods ］In view of the transoceanic characteristics of polar expedition cruise ships, the navigation region-based weighting method is used to quantify the evaluation and analyze the impact of brash ice on resistance and propulsion efficiency. An analysis is carried out of the performance of the propeller in broken ice channel through the coupling calculation of the computational fluid dynamics-discrete element method (CFD-DEM), an optimization model with the goal of combined self-propulsion power is established,and optimization calculations are performed for the parametric model of the whole ship at the designed speed.［Results ］The calculation results show that the optimized ship hull meets the requirements of dis-placement and effectively reduces navigation power in open water and broken ice channel with a combined self-propulsion power reduction of 9.71%.［Conclusions ］The results of this study verify the feasibility and rationality of optimization based on the weighting method, and can provide references for the optimization design of hull form and thrusters of polar expedition cruise ships.Key words : polar expedition cruise ship ；optimization design of hull form ；weighting method ；computa-tional fluid dynamics-discrete element method (CFD-DEM)收稿日期: 2022–12–16 修回日期: 2023–04–27 网络首发时间: 2023–06–19 10:57基金项目: 工业和信息化部高技术船舶科研资助项目（MC-201917-C09，MC-201918-C10）作者简介: 刘经京，男，1995年生，博士生。

船舶设计原理4-1性能预报(11-12)

船舶设计原理4-1性能预报(11-12)

对于不同用途、不同大小和不同航 区的船舶，抗沉性的要求不同。它分 “一舱制”船、“二舱制”船、“三舱 制”船等。“一舱制”船是指该船上任 何一舱破损进水而不致造成沉没的船舶。 一般远洋货船属于“一舱制”船。“二 舱制”船是指该船任何相邻的两个舱破 损进水而不致造成沉没的船舶。“三舱 制”船以此类推。一般化学品船和液体 散装船属于“二舱制”船或“三舱制” 船。
倾覆力矩＝
∆ • GM • sin θ
提高船舶稳性的措施： 提高船舶稳性的措施： 稳性是与船舶安全密切相关的一项重 要性能。有关规范规定了各类船舶应具 备的稳性标准，所有船舶必须达到规定 的指标要求。为使船舶具有良好的稳性， 可采取措施降低船舶的重心，减小上层 建筑受风面积等措施。船舶初稳性为船 舶倾斜角小于10~15度，或上甲板边缘开 始入水前的稳性，又称小倾角稳性。船 舶大倾角稳性为船舶倾斜角大于10~15度， 或上甲板边缘开始入水后的稳性。
由复原力矩公式我们可以知道，复原力 矩的大小是与成正比的，通常认为 GM 值越大稳定性就越好。但是事实上并不 是值越大越好，如果值过大，则船舶的 复原能力很强，稍有倾侧，很快复原， 这样就使的船舶左右摇摆频繁，即横摇 的周期短，这在客船中更是要不得，剧 烈的摇摆会使乘客感觉很不舒服。
提高船舶稳性的几条措施
一、 快速性的初步估算 (一)海军系数法 一 海军系数法
式中， －主机功率(kW)； 式中，P－主机功率 ； V－设计航速(kn)； －设计航速 ； △－设计排水量(t)； 设计排水量 ； C一海军系数。 一海军系数。 一海军系数 海军系数C是一艘船的阻力与推进性能的综合反映， 海军系数 是一艘船的阻力与推进性能的综合反映，如果新 是一艘船的阻力与推进性能的综合反映 船与母型船在阻力或推进方面有较大差别时，应对C值进行修 船与母型船在阻力或推进方面有较大差别时，应对 值进行修 正。

利用爱尔法估算船舶功率估算

在船舶设计初始阶段，当主尺度和船型系数初步确定以后，必须知道主机功率以保持能达到设计航速；如果主机功率已知，则需要估计阻力，以确定船的航速，便于分析比较各种方案的优劣。

近似估算阻力的方法很多，但所有这些方法几乎都是根据船模系列试验结果或是在总结、分析大量的船模试验或实船试验的基础上得出的。

在选取计算方法时，应该对估算方法的原始资料有所了解，有针对性地选择估算方法。

本设计选取的方法是爱尔法，其适用范围较广，一般对中、低速商船比较适用。

按照爱尔法估算得到的是公制有效功率，其数值中包含了单桨船通常具有的舭龙骨、舵等附体阻力以及一般货船的空气阻力，对双桨船或多桨船的阻力应令加修正。

爱尔法首先针对标准船型直接估算有效功率，然后根据设计船与标准船型之间的差异逐一进行修正，最后得到设计船的有效功率。

爱尔法标准船型的相应参数为：（1）标准方形系数C bc ，可用下列公式表示单桨船 C bc =1.08-1.68F r双桨船 C bc =1.09-1.68F r（2）标准宽度吃水比 B/d=2.0（3）标准浮心纵向位置，其值查表得出（4）标准水线长 L wl =1.025L bp爱尔法给出的标准船型的有效功率P e (kW)0.64300.735s e V P C Δ=• “爱尔法”估算有效功率的步骤：（1）、由实际船舶的Fr 和3/1/ΔL 两个参数可以从图中查出相应于标准船型的有效功率系数0C 值；（2）、根据Fr 和由表中查出对应于标准船型的方形系数be C 和纵向浮心位置e x 。

（3）、与标准船型的参数相比较，对实船进行修正。

其中修正系数XB K 可以查表求得， 且它总是负值。

（4）、最后经过修正后得到船舶的有效功率为：4364.0735.0C V P E ⋅Δ=（KW ） 在（3）中需修正的参数及其内容有：○1、方型系数的修正：本船的方型系数为0.561，与标准爱尔船的方型系数不相同，则须进行修正，经方型系数修正后的爱尔系数变为1C ，为：101Δ+=C C当0B B C C <时； CB K C ⋅=Δ01当0B B C C >时； CB B K C C ⋅⋅−=Δ013其中修正系数CB K 可以从图中查得。

阻力估算及Cp法

第1章阻力估算船体型线确定以后，计算船体在不同航速下所收到的阻力是预估船舶快速性的基础，本文采用系类实验图谱估算发和统计和回归资料估算法对船舶阻力进行估算，获得不同航行速度下的阻力并绘制有效马力曲线，为螺旋桨的设计提供理论依据。

1.1相关参数计算1.1.1排水体积计算运用CAD自带的面积测量功能，获取每条半宽水线与基线所围成的面积，则可得到每条水线所围成的面积表3- 1水线面面积数据采用梯形法计算排水体积。

由于0~1000wl，1000~10000wl、10000wl~10820wl的间距不相同，分三部分进行计算。

梯形法计算的表格如表4-2表3- 2梯形法计算排水体积在海水中的设计排水量 =36943t ∇海水密度31025.91(/)kg m ρ= 设计排水体积 /36009.9ρ∆=∇= 绝对误差-100%=0.217∆∆⨯∆设计计算设计误差主要来源：各水线面面积的计算误差采用梯形法计算的误差1.1.2 浮心纵向坐标计算运用CAD 自带的曲线面积测量工具，获取每站位上横剖线围成的横剖面积，由梯形法可计算排水体积以及浮心纵向坐标表3- 3梯形法计算和浮心纵向坐标在海水中设计排水量 =36943t ∆ 海水密度31025.91(/)k g m ρ= 设计排水体积 /ρ∇=∆ 绝对误差-100%=0.642∇∇⨯∇设计计算设计浮心纵向坐标 0.07yozb M X ∑==-∇浮心纵向坐标距船中（L%）100%0.04bBPX L ⨯=- 1.1.3 湿表面积计算运用CAD 自带的曲线长度测量工具，获取每个站位上水线以下部分横剖面曲线所围成长度。

利用梯形法计算湿表面积。

具体计算见表3-4表3- 4梯形法计算湿表面积总和 677.795计算湿表面积 2=6377.795S m 计算 设计船湿表面积 2=6448S m 设计绝对误差（100%）-S 100%=1.09S S 设计计算设计1.2 阻力估算船舶在水中航行所受的水阻力可分为船舶在静水中航行时的静水阻力和波浪中的汹涛阻力两部分。

5---运船舶的技术性能(二)解析

tg v( y yF' )
GM1
tg v(x xF' )
GM L1
由于纵倾引起的首、尾吃水变化
dF (L2xF ' )v (xGMxLF '1) dA(L 2xF ' )v (xGMxLF '1)
船舶最后的首、尾吃水
dF ' dFddF
dA ' dAddA
第十页，编辑于星期日：十一点 四十四分。
②第二类舱室-增加重量法
L1
d
W W1
xF
C
L
y z
L/2
x
C
L/2
平均吃水增量
新的横稳性高
d p
w AW
G 1 M 1 G M p p (d 2 d z G M ) w ix p
第五页，编辑于星期日：十一点 四十四分。
新的纵稳心高
G1ML1 pGMLw iyp
横纵倾角正切
tg py
G1ML1 pGML
横纵倾角正切
tg py
(p)G1M1
tg p(xxF)
(p)G1ML1
首尾吃水变化
dF(L 2xF)(p (xp )G x1F M )L1 dA(L 2xF)(p (x p )G x1F M )L1
最后首尾吃水
dF ' dFddF dF ' dFddF
第四页，编辑于星期日：十一点 四十四分。
W.Froude假定,船体的摩擦阻力等于同速度、同长度、同湿面积 的平板摩擦阻力：
Rf (Cf Cf )1 2Sv 2
第二十三页，编辑于星期日：十一点 四十四分。
Rf——摩擦阻力(kgf)。 Cf——摩擦阻力系数(光滑平板)，它是雷诺数Rn的函数。

七 阻力估算


Cr(Fr)等于常数，这样两船的剩余阻力可以表
达为：

Rr Δ V
2/3
2
由(7-2la)和(7-21b)式，得总阻力和有效功 率分别为： Rt = Rf + Rr Δ V Pe Δ V , (7-22) 或写成：

2/3
2
2/3
3
2

Ce =
Δ3V Pe
3
(7-23)
其中，Δ为排水量(t)，V 为航速(kn)，Ce称
进行计算即可求得设计船的有效功率值。
2．艾亚法估算阻力的步骤 (1) 由实际船舶的Fr或V/ L 及L/∆ 值在图 7-4的曲线上查得相应于标准船型的C0值； (2) 根据Fr或V/ L 由表7-3查得对应于标准 船型的方形系数Cbc和纵向浮心位置xc； (3) 对实船进行修正：与标准船型的参数 相比较，应作如下四个修正： ① 方形系数Cb的修正：
④ 水线长度Lwl的修正：

对于实际水线长Lwl大于或小于标准水线长 度，则应将系数C3增加或减小一个修正量 ∆4：
∆4 =
L wl 1 . 025 L bp 1 . 025 L bp

× C3
(7-19)
这样最后经过水线长度修正后的系数值为： C4 ＝ C3 ＋ ∆4 ＝ C0 ＋ ∆1 ＋ ∆2 ＋ ∆3 ＋ ∆4
第七章 阻力近似估算方法

阻力近似估算方法按计算内容可分为两 类：一类是直接近似估算总阻力或有效功率； 另一类是估算剩余阻力，而用相当平板公式 计算摩擦阻力；如果依阻力近似估算方法的 表达形式可分为图谱法和回归公式法两种； 若根据估算方法的资料来源进行分类，则可 分为船模系列资料估算法、归纳实船和船模 资料（经验公式）估算法、母型船数据估算 法等三类估算方法。
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-] ] P % ] O % P & S $ Q$ ‘ & Z Y Z O % % ’ Y \ S \ & P Q ] Y ‘ $ ’ & Z Y \ Z S ( \ [ Y \ S R Q Y [S Q& Z Y % P \ & & Y Qb Y P ’ \ c bO \ S Q R& Z S \ XY & Z $ [ $ X( P ’ Y \ . dZ b& Z YY ’ ’ $ ’ Z P ( ( Y QP Q [& Z Y S ’ P X$ O Q & 在船型开发的初始阶段或是在报价设计的过程 中航速的预估常会让设计人员一愁莫展 因为如果 有类似母型船的话 还可以用海军系数法进行估算 否 则 就 只 能 作 近 似 估 算至 于 结 果 如 何则心里没 底 / 通常在遇到类似情况 会请水池进行航速预估 而水 池 也仅根据 自 已 的 数 据 库 进 行 航 速 预 估 如果 提 出 的船型比较 新 的 话 预估的数值也会与试验结 果相差较大 使得设计船的营运经济性变差 / 基 于 上 面 所 说 的 情 况早期曾经出现了阻力估 算 系列图表 通过有规律地变化一系列系数得到一 些有用的曲线 比如 a 图谱 f 图谱f P b % $ ’ g Y ’ & % Y ’ h P ( 图 谱f 由 于 变 化 的 系 数 范 围 较 小#P ’ i P % [图 谱 等 因此这一系列图谱的使用局限性比较大 / 而根据大 量试验数据回归得到的经验公式则弥补了图谱的局 限性 / 回归公式的产生也使得阻力估算的电算化成 为 可 能/在 众 多 的 回 归 公 式 中9 j j年 至 #$ % & ’ $ (2 国 际 造 船 进 展m 中的资料运用 2 9 : k年 陆 续 发 表 在 l 最为广泛许多 造 船 程 序 中 的 航 速 估 算 都 不 同 程 度 地使用了 #$ % & ’ $ (法回归公式 / 本文对不同方形系
I "# $ % & # ’法用于快速集装箱船的估 算结果
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设计与研究 " !
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袁红良
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数 的 运 输 船 舶 用 #$ 并与相 % & ’ $ (法 进 行 阻 力 估 算 应的船模试验数据进行比较 以校核其实用性 /
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53 .
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收稿日期 " ) ! < 7 7 < ’2 < ’4 作者简介 " 袁红良 男汉族 工程师 从事船舶结构设计研究工作 / !
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I 6 ! 超巴拿马型集装箱船
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UV W X Y V Z法与船型阻力估算
船模为二因次 + ! " # $% % %& $ * ’ ( 级集装箱船 )
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