若內園柱與外園筒之間的間隙很窄，只要雷諾數還未到達旋轉轉換點雷諾數，則流動狀態始終是層流。如果間隙足夠大，并且旋轉速度達到臨界速度時就會出現泰勒旋渦流動的二次（輔助）流動狀態。這些渦流圍繞著旋轉軸線呈環狀流動（圖2-18），大約為間隙高度的兩倍。泰勒從數學上分析了形成旋渦時的臨界旋轉速度，并通過實驗驗證，標志著泰勒旋渦出現時的泰勒準數為（h0/R1<<1, l=2h0）；

（2-72）

或(huo) （2-72a）

圖2-18  園筒和園柱間泰勒旋渦流動

而(er)雷諾數(shu)為(wei)

（2-73）

式中 Rtr、ωr——出(chu)現泰勒旋渦時以雷諾數與角速度(du)；

h0、R1、R2——分別(bie)為園筒(tong)與園柱間的平均間隙、園柱外半(ban)徑和園筒(tong)內半(ban)徑。

卡雅和愛爾格觀察(cha)到，當(dang)旋轉(zhuan)速度從臨界值開始增加(jia)時，泰(tai)勒旋渦(wo)一直(zhi)保持它們的形(xing)狀不(bu)變，直(zhi)到旋轉(zhuan)速度增大到某一特定值。可(ke)以觀察(cha)到泰(tai)勒旋渦(wo)的形(xing)成*不(bu)同于紊(wen)流的形(xing)成。當(dang)內園柱的轉(zhuan)速增加(jia)到很大值時，環隙(xi)中的流動變成為紊(wen)流，而渦(wo)流是疊(die)加(jia)在紊(wen)流波動之上(shang)的。如果旋轉(zhuan)速度進一步(bu)增大，可(ke)觀察(cha)到泰(tai)勒旋渦(wo)首先被扭曲，接著(zhu)*消失，只留下純紊(wen)流流動。

卡雅和(he)愛爾(er)格(ge)判定(ding)，當存在純軸向(xiang)流(liu)動(dong)時同(tong)軸的園筒與園柱之間有四種(zhong)流(liu)動(dong)模式：

1．純層流流動；

2．純紊流流動；

3．層流加泰勒旋渦；

4．紊流加泰勒旋渦。

這些流動模式取決于內園柱的旋轉速度和軸向平均流速（如圖2-19所示）。

圖2-19  有軸向流動和內園柱旋轉的環形空間中的四種不同流態

在有軸向流動和園周運動（如在縫隙密封中）時，臨界泰勒數有所提高（圖2-20）。

圖2-20  軸向流動對泰勒旋渦形成的影響

圖2-21給出相對偏心距對臨界泰勒準數的影響。

圖2-21  偏心對臨界泰勒數Te的影響（ε-相對偏心距）

對同軸園(yuan)筒與園(yuan)柱間的(de)流動結構研(yan)究(jiu)結果可歸納如下：

1．在液流核心中產生旋渦而其徑向尺寸小于徑向間隙，（高溫泵）因此，在旋渦與邊壁之間仍然是無旋渦層流。看來這是由于產生泰勒旋渦時阻力增加不大的緣故；

2．旋渦的軸向尺寸為（1.5~1.7）h0；

3．當具有軸向流動時Re/ReZ>4，旋渦的尺寸和形狀幾乎不變，旋渦軸向移動的速度幾乎等于軸向平均速度；

4．當Re/ReZ<4時旋渦遭到破壞，同時形成具有大量旋渦的紊流結構，旋渦尺寸與間隙相同。

同樣也可以用旋轉雷諾數Rer和軸向雷諾數ReZ來區分前面所述的四個旋轉園柱與外園筒間流體的流動狀態（圖2-22）。

對環隙阻力產生zui大影響的旋轉是在紊流區（區域Ⅲ及Ⅳ）。在純層流區的同軸園筒內旋轉對通過隙縫的流量無影響，而在旋渦層流工況下，如上述影響很小。如果兩筒不同軸，則在層流流動時旋轉有影響。至于通過縫隙時為紊流，則與通過不轉偏心園筒間隙的紊流動相同，在zui大偏心距時流量變化不超過20%，可以認為偏心的影響很小。