海洋通常是密度分层的流体，当潜体航行于海洋分层流中，会产生与均匀流中不同的尾迹特征，当其传至海表时，在风生微尺度波、短重力波的调制作用下，会被高分辨率的合成孔径雷达检测到。
　　为了研究海洋分层流中潜航体近场尾迹特征，本文选取海洋中的一种典型分层形式-线性分层流体作为研究对象，提出了一种数值仿真模拟方法用于模拟接近潜航体真实航行的状态，能够更加准确的模拟水下航行体-桨两者间的运动，分析其水动力性能，考察水下航行体下游粘性流场信息。
　　针对线性分层流中潜航体自由直航运动这一问题，参考船模强迫自航试验的思想，首先对均匀流中潜航体阻力性能及与其相匹配的螺旋桨的敞水性能进行预报。以Suboff为研究对象，采用RANS方法，搭配SST k-ω模型，对不同傅汝德数下的全附体Suboff的阻力进行数值模拟，同时分析特定速度艇后轴向速度场分布，该计算结果与试验值误差较小，说明了RANS方法预报Suboff全附体模型阻力的正确性和预测复杂几何体尾流场的能力。其次采用相同的数值模拟方法计算得到了INSEAN E1619型螺旋桨的敞水性征曲线，并着重考察了桨后的涡流结构变化规律，为分析研究分层流中潜航体自由直航运动的尾流场奠定了基础。
　　在以上的研究基础上，首先在均匀流中模拟固定傅汝德数下Suboff自由直航运动。采用滑移网格实现螺旋桨的转动，引入PI控制器对螺旋桨的转速进行控制，通过判断螺旋桨推力T与艇体阻力R的差值是否小于阻力数值的5％，寻找给定傅汝德数下Suboff的自航点，计算均匀流中Suboff自由直航状态下的艇-桨模型自航因子，着重探讨了均匀流中螺旋桨梢涡结构和艇后流场分布规律。
　　最后，基于温度异重流模型建立了的密度线性分层流数值模型，对线性分层流中固定傅汝德数下的Suboff自由直航运动进行仿真。在模拟线性分层流中Suboff自由直航运动过程中，艇体阻力与均匀流中相比在较大的范围里变化，而本文采用的PI控制器在计算过程中可以根据艇体阻力的变化随时对螺旋桨的转速进行调整。与其它方法相比，它能够更快地寻找到水下潜航体的自航点，减少模拟过程中自航点的找寻次数，提高了自航模拟过程的整体效率。在潜航体模型自航状态下，计算了艇-桨模型自航因子，并分析了线性分层流中Suboff下游流场中速度分布特征及其涡流结构，探讨了密度分层对尾流场的影响。