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随着经济的发展和科技的进步,船舶的引擎功率逐步提升,船舶趋于大型化、航行趋于快速化。在取得较高运输效益的同时,船舶在航行过程中对河道水流的扰动作用相对更加明显。有关部门及公众关注螺旋桨运转对水体产生的扰动,该种扰动是否会使河床表面泥沙的稳定性遭到破坏,导致底泥上吸附的污染物对水体产生二次污染。研究螺旋桨尾流流速分布规律,及其射流扰动的影响范围是回应这种关注的前提和基础。为此,在水槽中进行船模顺水流情况下螺旋桨射流影响范围的试验研究,试验采用PIV图像粒子测速技术,测量水流流速、水深、静水航速对船舶航行及停泊(船舶不动,螺旋桨仍转动)状态尾流纵断面及水平剖面射流流场的影响。通过数据分析,得出以下主要结论:(1)从纵断面测量流场的结果来看:船舶停泊状况下,随着水流流速的增大,射流沿轴向和竖直方向发展的距离逐渐减小;螺旋桨射流的竖向影响深度在不同来流流速下均大于船舶航行状态下的值;当船舶以静水航速为1.67倍断面平均流速准备起航时,竖向影响深度最大,其值为2.56倍桨径,随船舶航速的增大,竖向影响深度逐渐减小,到静水航速Vjh与断面平均流速U的比值为0.5时,竖向影响深度最小为0.87倍桨径,后随Vjh/U的增大,竖向影响深度逐渐增大。船舶航行状态下随着静水航速的增加,射流沿轴向发展距离逐步增大,较船舶停泊状况下的轴向发展距离增长速率大;射流的竖向影响深度缓慢增长。(2)从水平剖面测量流场来看:船舶停泊状况下低流速时射流扰动的横向影响宽度大于10倍桨径,流速增大33%,扰动的横向影响宽度减小为8.12倍桨径。船舶航行状态下与船舶停泊状况下出现相似的变化规律,但船舶停泊状况下的横向影响宽度均大于船舶航行状态下。当船舶以静水航速为1.67倍断面平均流速准备起航时,横向影响宽度最大,其值为9倍桨径,随船舶航速的增大,横向影响宽度逐渐减小,到静水航速Vjh与断面平均流速U的比值为0.5,横向影响宽度达到最小为4.87倍桨径,后随静水航速的增大,横向影响宽度逐渐增大。(3)当船舶停泊状况下静水航速、水深和流速保持不变时,不同水平剖面上流速峰值大小不同;随着距桨轴线距离的增加,射流的轴向发展距离和横向影响深度均减小。在大水深情况下,Vjh/U为1.67时,在距桨轴线以下0.5d水平剖面内,射流的轴向发展距离达到8.56倍桨径,螺旋桨射流影响基本消失。