反向旋转的泰勒-库埃特系统在窄间隙极限下的螺旋涡流

《Journal of Fluid Mechanics》：Spiral vortex flows of the counter-rotating Taylor–Couette system in the narrow-gap limit

有限振幅螺旋涡流在同心旋转圆筒狭窄间隙中通过数值模拟获得，当外/内筒角速度比μ

　　

摘要

在两个同心旋转圆柱之间的间隙很小的情况下，对Taylor-Couette系统进行了有限振幅螺旋涡流的数值模拟。当外圆柱与内圆柱的角速度之比$\mu$小于?0.78时，这些螺旋涡流会从圆形Couette流中分离出来，并在轴对称Taylor涡流形成之前出现。这一结果与Krueger等人（J. Fluid Mech., vol. 24, 1966, pp. 521–538）的线性稳定性分析结果一致。螺旋涡流的存在边界并非由线性临界点决定，而是由亚临界螺旋涡流分支的鞍点决定，即当$\mu \lessapprox -0.75$且轴向波数$\beta =2.0$时。研究发现，非线性螺旋涡流在轴向和方位角方向上都表现出平均流动，且这两种平均流动分量的剖面关于间隙之间的中心平面是不对称的。

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