中等半径比反向旋转圆Couette系统流动稳定性的实验和数值研究

圆Couette系统已成为研究从层流转捩为湍流以及有限几何尺寸对图案选择影响的范例.本文以实验和计算机模拟方法研究中等半径比圆Couette系统的稳定性.考察同轴独立旋转圆筒之间的粘性不可压缩流体运动，推广了经典的Rayleigh离心不稳定性理论，导出稳定性判据，用来定量地确定稳定界限.实验采用了流动显示和激光散射技术.仪器有半径比η=0.699，形状比Γ=18.流动状态相图中的显著特征是新的首次失稳态：当外筒静止或反向旋转时，首次失稳出现具有非零方位角波数的螺旋涡流，在轴向和方位角方向为行进波，而并非与时间无关的Taylor涡.初步实验所得的转捩Reynolds数与数值计算结果一致.实验室和数值实验显示出半径比对图案形成和转捩序列的影响. 关键词：     

旋转浅水系统Rossby孤立涡旋的实验研究

我们建立了具有自由表面的旋转抛物面浅水系统，进行空间流体图样演化的实验研究。利用流动显示和激光散射技术获得相干涡旋的信息。实验结果表明，在纬带区内存在强剪切可能导致形成持续存在的相干涡旋链。在旋转随动坐标系中拍摄的照片以及自相关分析证明，确有大尺度的Ｒｏｓｓｂｙ孤立涡旋的发生、漂移和演化。