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

而雷諾(nuo)數為(wei)

（2-73）

式中 Rtr、ωr——出現泰勒旋(xuan)渦時(shi)以雷諾數與角速(su)度；

h0、R1、R2——分(fen)別為(wei)園(yuan)筒(tong)與園(yuan)柱間的平均間隙、園(yuan)柱外(wai)半徑和園(yuan)筒(tong)內半徑。

卡雅(ya)和愛(ai)爾(er)格觀察到(dao)，當旋轉速(su)(su)(su)度(du)從臨(lin)界值開(kai)始增(zeng)加(jia)時，泰勒旋渦一直(zhi)保持它(ta)們的形(xing)狀不變(bian)，直(zhi)到(dao)旋轉速(su)(su)(su)度(du)增(zeng)大(da)到(dao)某(mou)一特(te)定值。可以觀察到(dao)泰勒旋渦的形(xing)成(cheng)*不同于紊流(liu)(liu)的形(xing)成(cheng)。當內(nei)園柱(zhu)的轉速(su)(su)(su)增(zeng)加(jia)到(dao)很大(da)值時，環隙中(zhong)的流(liu)(liu)動變(bian)成(cheng)為紊流(liu)(liu)，而渦流(liu)(liu)是疊加(jia)在紊流(liu)(liu)波(bo)動之上(shang)的。如(ru)果旋轉速(su)(su)(su)度(du)進一步(bu)增(zeng)大(da)，可觀察到(dao)泰勒旋渦首(shou)先被扭曲，接(jie)著*消失，只留(liu)下純紊流(liu)(liu)流(liu)(liu)動。

卡雅和愛爾格判定(ding)，當(dang)存(cun)在純軸向(xiang)流動(dong)時同(tong)軸的園(yuan)筒與園(yuan)柱之間有四種流動(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(dui)同軸園筒與園柱(zhu)間的流動結構研究結果可歸納如下：

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。