本文通过数值模拟和PIV对Taylor-Couette流场进行测量,并采用不同的涡旋识别方法对所测流场速度矢量场数据进行涡旋识别,选取能够准确识别出流场中涡旋分布的识别方法。对比数值模拟和PIV流场的涡旋识别结果,探究在不同流场测量方法下涡旋特性的变化情况,进一步验证用数值模拟来测量Taylor-Couette流场的真实性和可靠性。后通过数值模拟对不同雷诺数、不同几何尺寸下的含涡流场进行了测量,并通过涡旋识别方法对所测流场速度矢量场数据进行了涡旋识别,得到了不同组合工况下TaylorCouette反应器涡旋特性识别结果,对比不同几何尺寸下Taylor-Couette流场中涡旋结构、涡旋强度、涡旋尺度以及涡核结构及涡核大小的变化情况,根据分析结果得出以下结论:对比不同几何尺寸下Taylor-Couette流场中涡旋结构识别结果,发现无论何种尺寸下的Taylor-Couette模型,随着雷诺数的增加,均可将其涡旋结构变化分为四个区段,其各个区段内的变化特征分别为:第一个区段内识别出的涡旋结构较小,随雷诺数增大,涡旋结构逐渐趋于完整稳定。第二个区段内雷诺数变化对涡旋结构影响较小且涡旋之间对称分布较为规律。第三个区段内随雷诺数增加涡旋结构出现轻微变形。在第四个区段内流场处于湍流状态下,涡旋结构被近一步拉长出现严重变形,涡心逐渐变得不明显。不同几何尺寸下Taylor-Couette流场中涡旋面积和涡旋长度随雷诺数变化大致都可分为三个区段:第一区段内涡旋结构趋于稳定,涡旋面积和长度受雷诺数变化影响增幅较大。第二区段内涡旋长度和面积基本不受雷诺数变化影响,数值上在较小范围内波动。第三区段内可能由于涡旋结构被拉长出现严重变形,涡旋长度和面积随雷诺数继续增加也随之增大。涡旋宽度表现为雷诺数较低时增幅较大:随雷诺数继续增加而缓慢增加,直至接近环隙宽度时基本不受雷诺数影响。对比各不同几何尺寸模型下的涡旋强度分布云图发现:涡旋强度值都表现为随雷诺数增大而不断增大,涡旋强度的分布规律随雷诺数变化大致可分为四个区段:在雷诺数较小时,Taylor流场整体属于层流状态,仅在环隙底部有微小旋流产生,涡旋强度值较小。在第一个区段内涡旋强度分布区域比较集中,涡旋强度主要集中分布涡心附近,涡旋边缘处强度值较小。在第二个区段内随雷诺数增大,涡旋强度分布区域也逐渐增大,强度集中分布区域从涡心处发生转移。在雷诺数第三个区段内涡旋强度最大值由涡心转移到涡旋边缘处,相邻涡旋分布区域大小基本一致。在雷诺数第第四个区段内雷诺数增大涡旋强度分布区域也随之增大,涡旋强度在涡心处较小且集中分布在涡旋边缘附近。不同几何尺寸下Taylor-Couette流场中涡核分布随雷诺数变化大致分为三个区段:雷诺数较低时流场刚开始紊动识别出较小涡核,涡核结构不完整。在第一个区段内涡核结构较小,雷诺数增大,涡核结构也随之逐渐增大。在第二个区段内涡核结构达到最大值,雷诺数继续增加,涡核结构缓慢减小。在第三个区段内雷诺数增大,涡核结构逐渐变小破碎,涡核主要分布在涡旋边缘处。虽然雷诺数分段区间不同,但是涡核结构及其位置变化在每个区间内的分布特征基本一致。在固定雷诺数不变,间歇宽度变化的Taylor-Couette流场中,随着间歇宽度减小,涡旋结构和涡核结构都随之减小,环隙子午面相同高度处涡旋涡核数量增加,涡旋强度分布区域也随之减小,涡旋强度值反而增大。在选定雷诺数条件下,间歇宽度越大所形成的涡旋结构越稳定,涡旋结构联系更为紧密,间歇宽度改变,涡核以及涡旋强度的分布区域不发生改变。在固定雷诺数不变,半径比变化的Taylor-Couette流场中,在含涡流场紊乱程度不高时,不同几何尺寸反应器模型中涡旋结构、涡旋强度分布区域以及涡核大小及其分布位置受半径比变化影响较小,当雷诺数较高流场趋于完全湍流状态下时,随着半径比增加,涡旋结构随之减小,子午面相同高度处涡旋数量随之增加,涡旋强度分布区域随之减小,涡核数量增加,涡核结构也随之变大。在雷诺数较低时,间歇宽度不变,半径比增大,涡旋强度值反而减小,雷诺数较高时,涡旋强度值不受半径比改变影响。