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园筒和园柱间环形流动——泰勒旋涡流动

发布日期: 2011-12-07
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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

2-72a

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;

h0R1R2——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完全不同于紊流的形成。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,接着完全消失,只留下纯紊流流动。

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