旋转同心圆筒间的流动称为Taylor-Couette(TC)流,是最简单的曲线流动之一。G.I.Taylor早在1923年就对此进行了细致研究;在他之后,有许多学者研究了这种流动的流体稳定性问题,但鲜有人再细致研究其层流形态。邹文楠教授通过对流体粘性作用机理的探讨,提出用自旋场和弯扭场描述湍流中的小尺度涡旋运动和大尺度涡旋结构,利用对流体作用量的变分方法推导流体动力学方程,建立了一套比经典理论内涵更加丰富的流动理论。新理论和经典的Navier-Stokes方程理论在TC流动会给出不同的环向速度分布预测。针对于此,本文的研究目标是同心圆筒以相同的低转速运动时筒间流体的层流速度分布,通过设计一套高精度实验平台,开展实验验证。结果如下:(1)当内外筒以相同角速度做旋转,经典理论给出筒间流体是做刚体旋转,筒间粘性力处处为零;但新理论表明内外壁存在粘性力,并且内部流体会比壁面附近流体旋转速度较大,这与经典理论中内部流体旋转速度处处相同有明显区别。在实验结果中表现为所测得的筒内中部速度会略大于刚体旋转速度,通常人们会将其解释为端部效应亦或是实验误差。而新理论解析解曲线恰好能与其吻合。(2)利用单帧长曝光的拍摄方法进行测量,静止拍摄拍摄的结果表明,圆筒间示踪粒子的运动速度与经典理论和新理论之间均有较小的误差,但在靠近内、外壁面附近流体的运动速度与新理论更加接近,而中间部分流体运动速度出现波动。(3)运动拍摄结果表明,靠近内、外壁面附近的流体运动较为稳定。中部流体出现涡结构。这也解释了静止拍摄时为什么只有两端的流体速度拟合较好,中部出现波动的原因。以上结果虽然没有实现理想的目标,但可以为进一步的实验研究提供有价值的参考。本文详细描述了我们在流体粘性机理的实验研究方面的探索,筚路蓝缕,还需要发展完善。本文设计的实验平台将成为后续实验研究的基础,为此文中将给出详细的有关信息,以及一些注意和建议事项。