受限水域船体周围时均流速分布规律试验研究

来源：水利水运工程学报杂志 2026年第1期北京时间：

作者：钟亮,余江秀,汪贤瑶,潘剑

摘要：船舶在限制水域航行时，运动船体与受限水体之间的复杂相互作用将形成独特的水流结构，船体附近时均流速的空间分布直接影响船舶操纵性和稳定性，对船舶运行安全具有重要影响。基于受限水域环境，利用高分辨率粒子图像测速技术（PIV），开展缩尺船模作用下的明槽湍流试验，研究船体周围时均流速的分布特征，探讨不同断面系数和来流条件下时均流速的分布规律，分析这两个关键因素对时均流速垂向分量和纵向分量的影响机制。结果表明：受限水域中纵向流速U最大值出现在船体底部，垂向流速V受船前形成的下潜水流以及船后形成的上升回流影响，最大值出现在船头和船尾下游处，纵向及垂向流速均在贴近船头处变化最剧烈。船舶底部的无量纲纵向时均流速沿垂线呈非对称的“⊃”形分布，垂线流速从船体底部至水槽底部先增大后减小，船尾涡旋范围内近似呈“S”形分布；纵向时均流速随断面系数的增大而减小，最大纵向时均流速约为断面平均流速的1.35倍，但最大流速出现的位置基本不随断面系数发生变化。纵向时均流速随来流速度的增大而逐渐增加，无量纲纵向时均流速呈现明显分区现象，船前及船底最大流速区范围向外扩展，船头绕流低流速区缩小，船尾后部回流区范围扩大，而来流速度的变化基本未改变最大流速出现的位置。研究结果可为受限水域航道设计维护和船舶安全航行提供参考。

关键词：受限水域, 船体周围, 时均流速分布, PIV水槽试验