园筒和园柱间环形流动——泰勒旋涡流动

若内园柱与外园筒之间的间隙很窄，只要雷诺数还未到达旋转转换点雷诺数，则流动状态始终是层流。如果间隙足够大，并且旋转速度达到临界速度时就会出现泰勒旋涡流动的二次（辅助）流动状态。这些涡流围绕着旋转轴线呈环状流动（图2-18），大约为间隙高度的两倍。泰勒从数学上分析了形成旋涡时的临界旋转速度，并通过实验验证，标志着泰勒旋涡出现时的泰勒准数为（h0/R1<<1, l=2h0）；

（2-72）

或 （2-72a）

图2-18  园筒和园柱间泰勒旋涡流动

而雷诺数为

（2-73）

式中 Rtr、ωr——出现泰勒旋涡时以雷诺数与角速度；

h0、R1、R2——分别为园筒与园柱间的平均间隙、园柱外半径和园筒内半径。

卡雅和爱尔格观察到，当旋转速度从临界值开始增加时，泰勒旋涡一直保持它们的形状不变，直到旋转速度增大到某一特定值。可以观察到泰勒旋涡的形成*不同于紊流的形成。当内园柱的转速增加到很大值时，（高温水泵）环隙中的流动变成为紊流，而涡流是叠加在紊流波动之上的。如果旋转速度进一步增大，可观察到泰勒旋涡首先被扭曲，接着*消失，只留下纯紊流流动。