随着各国对海洋资源开发利用的增多,水下航行器因其优良的隐蔽性能和灵活性被广泛使用,深海水下航行器的检测技术成为海洋安全领域的研究热点。为了有效地检测水下航行器的具体位置和行进速度等参数,结合实际海洋环境,开展水下航行器的尾流特征的分析研究是非常有必要的。本文研究了不同深度海水密度分层和地球自转的引力作用背景下的尾流特征尺度计算模型,并完成了自然海况中水下航行器行驶时尾流场的仿真系统设计,建立了拟合程度较高的仿真系统,并在此系统中进行了尾流特征形态的仿真;利用光学成像检测方法对水下航行器的尾流特征进行检测,并对检测结果进行了分析。首先,基于流体动力学理论,分析了尾流在不同运动状态下的形态,建立了尾流特征的理论模型,结合实际的海洋实验环境,简化出理想仿真条件,确定了尾流特征参数的影响因素主要有航行深度、航行器尺寸、航行速度以及航行器的结构,建立了尾流的特征数值仿真系统。基于此仿真对影响尾流特征参数的因素进行了数值仿真分析。其次,基于计算流体力学（CFD）技术,采用流体模拟仿真的湍流模型,建立了尾流特征形态仿真系统,针对确定的尾流特征的影响因素,进行了尾流形态仿真。从仿真结果得知:（1）相同条件下,航行速度越大,涡度云图中能观察到的横向尺度越大,尾流的最大速度也越大。（2）相同条件下,航行器的尺寸越大,涡度云图中尾流的涡脱现象越明显,并且对周围流体产生的影响范围也越大,甚至在靠近壁面的地方出现了涡度的分布,尾流的速度越大。（3）相同条件下,航行深度越大海水密度越大,涡度云图中横向尺度越长,尾流速度衰减变化明显加快。最后,利用水下光学图像检测方法,实现航行器行驶时尾流特征的光学检测。在现有的实验室条件,设计了水下光学检测系统,在实验室搭建了光学检测系统,并进行了不同条件的测试。基于光学检测系统的实验室条件,利用尾流仿真形态分析系统进行了分析;利用PIVLAB软件图像处理方法中的涡核分布可视化功能以及流场速度分析的功能,分析得到了实验条件下产生的尾流特征分布情况、流场最大速度尾流衰减时间的数据,与仿真系统仿真结果基本一致,验证了尾流特征理论分析和仿真系统设计的可行性。