泰勒-库埃特流

流线表示出了在垂直径向平面中的泰勒-库埃特涡，此时Re=950

泰勒涡（同样由杰弗里·英格拉姆·泰勒爵士命名），是当流体的泰勒数 (${\displaystyle \mathrm {Ta} }$)超过某一临界值${\displaystyle \mathrm {Ta_{c}} }$时，在旋转的泰勒-库埃特流中形成的涡。 对于满足

${\displaystyle \mathrm {Ta} <\mathrm {Ta_{c}} ,}$

的流体， 流动中的不稳定性不会出现，也就是说，对流体的扰动受到了粘性力的抑制，流动是稳定的。但是，一旦${\displaystyle \mathrm {Ta} }$超过了${\displaystyle \mathrm {Ta_{c}} }$，轴对称的不稳定性就会出现。这些不稳定性的天性是交换稳态（而不是一个过稳态），其结果不是紊流，而是在流体中螺旋涡出现的地方，显现出一个稳定二次流图案，一个堆在另一个的顶部。这些就是泰勒涡。尽管当${\displaystyle \mathrm {Ta} >\mathrm {Ta_{c}} }$时，原始流动的流体动力学是不稳定的，然而有泰勒涡出现的，被称作泰勒-库埃特流的新流动，在流动达到一个较大雷诺数之前，实际上是稳定的，一旦达到，流动就会转变成不稳定的“波状涡流”，很可能标志着非轴对称不稳定性的出现。 旋转库埃特流在几何上由这两个参数来描述

${\displaystyle \mu =\Omega _{2}/\Omega _{1}}$

以及

${\displaystyle \eta =R_{1}/R_{2}}$

这里下标“1”代表内筒，“2”代表外筒。理想化的数学问题的提出方法是，选择 ${\displaystyle \mu }$，${\displaystyle \eta }$和${\displaystyle \mathrm {Ta} }$的特殊值。对于下面给出的${\displaystyle \eta \rightarrow 1}$和${\displaystyle \mu \rightarrow 1}$值，临界泰勒数是${\displaystyle \mathrm {Ta_{c}} \simeq 1708}$。

泰勒-库埃特流的一个重要意义在于，那些最终导致了紊流产生的流态变化。我们希望通过对这些系统的研究，以加深对向紊流转变过程的理解。[3]

在重复实验中发现了许多流态，因此得到了一个标准命名惯例。[2] 举个例子:

• TVF - Taylor vortex flow泰勒涡流
• WVF - wavy vortex flow波状涡流
• MWV - modulated wavy vortices调制波状涡
• TTV - turbulent Taylor vortices紊流泰勒涡
• TUR - featureless turbulent flow无特征紊流

还有很多其他流态. 在这里，"波状"表示流动在角方向上的行进变化。 流态的整个图景还并不完整；实验有时会指引我们解释某一个感兴趣的流态，但是仍有理解上的差距。举例来说，一个叫做“软紊流”的有潜在意义的流态已经被发现了。[4]

泰勒-库埃特实验可能包括另外的系统特性，比如说一个强制的轴流[5]，脉动流[3][6]等等，被设计用来更好地理解某些转变过程。

在1975年，J·P·戈勒布和H·L·斯维尼发表了一篇论文，关于在旋转流体中紊流的产生。在泰勒-库埃特流系统中，他们观察到，当转速增加时，流层分布变成了一堆“流体炸圈饼”。转速继续增加时，炸圈饼动摇、扭转，最终变成紊流。[7] 他们的研究帮助建立了紊流中的吕埃勒-塔肯斯情况。[8]

维基共享资源中相关的多媒体资源：Taylor–Couette flow

• Chossat, P.; Iooss, G. . Applied Mathematical Sciences 102. Springer. 1992. ISBN 978-0387941547. doi:10.1007/978-1-4612-4300-7.
• Koschmieder, E. L. . Cambridge University Press. 1993. ISBN 0-521-40204-2.