本论文研究两同轴旋转圆台环隙的流动,是基于经典的两同轴旋转圆柱环隙内泰勒库特流的一种扩展研究。随着转速增加,环隙内层流失稳形成各种形态的泰勒涡,最后发展到湍流。该过程对于研究湍流有重要学术意义,并且可广泛应用于高效能的工业掺混等设备。圆台半径变化,环隙内流动具有较强的三维性,流动现象十分复杂,公开所见研究较少。本文通过流动显示实验和粒子图像测速技术对内部流场进行可视化、定量化的研究,分析涡运动的周期性规律,探究不同因素对流场的影响,包括转速、水位、上方自由液面和无滑移端面等。本文发现了宽环隙(d=16.5mm)和前人研究的窄环隙(d<=10mm)流场的区别。宽环隙内的螺旋涡同一种工况下可以是单螺旋结构或多螺旋结构,与窄环隙的涡管始终呈单螺旋结构不同。宽环隙时,随着转速提高,螺旋涡转速与内筒转速的比值递减,螺旋涡跟随性降低,这也与窄环隙时比值基本恒定不同。最重要的是在动力机制上,发现除了离心力还有静压力起主导性作用。分析认为时均流场有两种不同流态的原因是:离心力和静压力方向相反,向外的离心力主导时是上凸型外向流,向内的静压力主导时是下凹型内向流,离心力和静压力的作用效果都是能产生正涡,外观并无差异,但根据时均流场大部分属于下凹型内向流,以及计算得静压力大于离心力,说明静压力更能起到主导作用。雷诺径向正应力和切应力主要集中在环隙径向中部,轴向切应力则主要集中在内外壁面附近。径向正应力占了主要部分。大尺度涡对雷诺应力贡献很大,而湍流中的小尺度涡贡献小,螺旋涡转变为湍流涡的前夕是雷诺应力的一个峰值。