旋转液膜反应器是一种新型的微化学反应器,它的基本构造是两个同轴旋转的圆台,内圆台为转子,外圆台为定子,转子的转速通过马达调节,而夹缝的大小可以通过移动定子调节。圆台夹缝内注入反应物溶液,一般为不可压缩流体。旋转液膜反应器在制备纳米材料方面的应用前景很广阔。实验表明,与传统的反应器相比,由该反应器制备的纳米功能性材料具有平均粒径小和粒度分布窄的特点,这里的决定因素主要为流场的行为和微观反应,本文选择了流场为研究对象,同时与倒置的旋转液膜反应器中的流场进行比较。通过数值模拟和理论分析探究不同初始条件、边界条件和反应器的几何参数对旋转液膜反应器内流场的影响。对旋转液膜反应器内的流场建立数学模型,寻找合理的数值模拟方法,将所得到的数值结果与文献中已有的实验结果进行比较。本文的研究结果可为制备纳米材料的实验研究提供必要的理论指导。本文首先对旋转液膜反应器内的流场进行数学建模,然后通过量纲分析降低所研究问题的维数。量纲分析使流场中的各物理量之间的依赖关系更加明确。通过量纲分析证明了决定影响旋转液膜反应器内无量纲压强和速度的参数为以下四个：半径比、纵横比、圆台倾斜角和雷诺数。此外,基于无量纲分析给出了该反应器不同尺寸下的流动满足力学相似性的充分必要条件。随后论文对旋转液膜反应器当纵横比为12.5、半径比为0.8、倾斜角为82°时进行数值模拟。结果表明,当雷诺数很小时,流场中的流动是层流,流动无泰勒涡产生；当雷诺数达到112.5时,流动从半径最大的位置开始失稳,并产生第一个泰勒涡；当雷诺数增至192.5时,流场中充满6对涡。当增大反应器的纵横比至25时,流场满涡时涡的对数由6对变为11对,并且纵横比越大,流场中的压强和速度就越大。另外,如果反应器的倾斜角变小,则流场中的涡呈非常明显的上大下小分布。继续增大雷诺数涡将出现波动。对小雷诺数,本文基于Taylor-Couette的层流解对压强积分,导出流场压强的近似解析解。通过对流场数值模拟发现,数值结果与近似解析解非常接近。对影响流场的不同参数值进行计算得出：雷诺数越小,两种解的吻合的越好,随着雷诺数的增大,这种吻合效果就会变差。此外,纵横比越大和倾斜角越接近直角,数值解和近似解析解就越接近。由于装置中的上、下边界都是固璧,因此,流场中越远离上、下端,两种解的吻合效果就越好。将倒置的旋转液膜反应器与旋转液膜反应器内部的流场进行比较,研究结果显示,由于两种形状的反应器内流体所受离心力沿轴向不同,导致流体的流动也不同。当雷诺数达到112.5时,两种形状反应器中流场均在半径最大的位置生成第一个Taylor涡。随着雷诺数的增大,反应器中的流场会向半径小的方向逐渐成对增加Taylor涡,前者向下,后者向上。当雷诺数同为大约192.5时,两种反应器内的流场会同时充满Taylor涡。当倒置的旋转液膜反应器的上底边界半封闭,且与一个同轴旋转圆柱的夹缝相连,内圆柱和内圆台以相同的角速度旋转。对此装置,Wimmer在实验中发现,当流场的雷诺数略大于圆台满涡的临界值时,圆台夹缝内产生的涡的个数不再是固定的、成对的,而是呈周期的奇偶交替出现。通过数值模拟,本文重现了Wimmer实验中出现的这种现象。结果显示,当雷诺数为195时,圆台间充满涡；当雷诺数略大于这个临界值,如Re=200时,圆台间产生的涡的个数是呈周期性的奇偶交替。本文除了重现Wimmer实验中出现的现象以外,还研究了继续增大雷诺数时涡的发展和演变。当雷诺数增大到220时,圆台间涡的个数奇偶交替的周期变大；当雷诺数增大到300时,圆台和圆柱夹缝内都充满涡,涡的个数不再发生变化。数值模拟还发现,内圆台初始旋转加速度不同,稳定后形成的流场也不同。无量纲加速度为时,圆台间产生的涡的个数的变化周期大约为90秒,涡的数量为12或者13个；无量纲加速度为时,涡的个数的变化周期大约为148秒,产生的涡的数量为12、13或者14个。因此,从周期上来看,内圆台的无量纲加速度越小,涡的演变周期越短；从产生的涡的数量上来看,内圆台的无量纲加速度越小,流场中产生的涡的个数越少。上述数值模拟得到的结果与Wimmer在实验中得到的结果完全一致。另外,本文还利用雷诺数的定义,对得到的结果进行了分析。最后,本文给出了两同轴可独立旋转圆台间流动的稳定性分区。为了将圆柱间和圆台间流动的不稳定性边界进行对比分析。数值模拟的结果显示,在内外圆台的平均半径分别和内外圆柱的半径相同的情况下,圆台间的流动比圆柱间的流动更容易失稳。除此之外,通过对不同倾斜角进行数值模拟发现,倾斜角越小,圆台间的流动越容易失稳。