侧墙对中等半径比同心旋转圆柱间Taylor-Couette流的影响——Ⅰ层流涡

摘要

对有限长中等半径比同心旋转圆柱间Taylor-Couette 流进行了数值计算, 以研究侧墙对Taylor-Couette流的影响.圆柱的半径比为0.83, 形状比为6, 泰勒数在0～357之间.内圆柱旋转, 外圆柱静止.数值计算结果表明, 在无滑移侧墙边界条件下, 在泰勒数低于临界泰勒数时, 在侧墙边界层的作用下侧墙附近出现侧墙涡, 而在滑移侧墙边界条件下, 直到泰勒数大于临界泰勒数, 轴间才出现明显的涡流.当泰勒数处在89～112之间, 侧墙静止和侧墙旋转时产生的最大径向速度分别约为内筒表面线速度的3%～4%和7%～10%.侧墙静止时, 随着泰勒数的增加, 边界层的厚度也随之递增.侧墙旋转时, 边界层厚度基本不变.在泰勒数大于临界泰勒数时, 随着泰勒数的增加, 侧墙静止和侧墙旋转时侧墙涡的轴向长度分别增加和减少, 在滑移边界条件下, 侧墙涡的轴向长度约等于轴间距.在3种侧墙边界条件下,层流涡向波动涡转捩的临界泰勒数变大.