泰勒涡流（Taylor Vortex Flow）是一种流体力学中的不稳定流态，最初由G.I. Taylor于20世纪初通过实验发现。在两同轴圆柱体相对转动的过程中，环形间隙中会出现一种有序的二次流动，即泰勒旋涡。泰勒-库艾特流动（Taylor-Couette Flow）是指在两个旋转圆柱之间的流体运动，这种流动模式在流体力学中非常重要，因为它不仅能够模拟自然现象中的旋转流体行为，也是工程实践中常见的流动问题。泰勒-库艾特流动随着雷诺数（Reynolds number, Re）的增加，流型会从层流库特流（laminar Couette flow）转变为泰勒旋涡流（Taylor vortex flow），再经过波动旋涡流、类周期波动旋涡流、微紊乱波动旋涡流，最终变为紊乱旋涡流（turbulent vortex flow）。泰勒-库艾特流动的研究是流体力学中的一个经典课题，也是三大流体不稳定难题之一。
在实际工程应用中，泰勒-库艾特流动涉及到的领域包括但不限于电机、车用旋转叶片耦合器、化工用分离装置、搅拌装置等。由于这种流动模式在各种旋转机械设备中普遍存在，因此研究其稳定性对于设计和优化这些设备具有重要意义。
本研究中，刘栋和杨晓勇利用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）数值模拟方法对光滑壁面与沟槽壁面两种同心圆柱模型环隙内的泰勒-库艾特流动进行了计算。通过CFD数值计算结果与光壁模型的粒子图像测速（Particle Image Velocimetry, PIV）实验结果对比，验证了数值计算方法的可靠性和准确性。研究中还定量分析了光壁模型R-Z平面上径向速度以及轴向速度的周期波动性，并讨论了泰勒不稳定性波长λ随Re数变化的特性。
进一步，本研究重点探讨了沟槽壁面对于流场的影响，通过比较两种结构在不同R-Z平面的流场及平均涡量场，并观察沟槽区域流场分布，发现沟槽的存在显著改变了流场分布。沟槽区域内出现了明显的漩涡，涡量大小及泰勒不稳定的波长λ都相应增加，同时径向的外射流作用也得到了加强。这些发现对于理解和控制泰勒-库艾特流动，以及针对特定应用设计具有特定流动特性的圆柱间隙具有指导意义。
关键词中提到的CFD数值计算方法，是指通过计算机数值分析和图像处理技术，对流体流动和热传递过程进行模拟的计算方法。CFD技术在工程领域内广泛应用，能够帮助工程师和研究人员在产品设计和性能优化中预测和分析流体流动、热传递以及其他相关的物理现象。
本研究的引言部分提到了一些其他学者在泰勒-库艾特流动领域的研究成果，例如Roland等通过实验研究了纵横比较大模型内产生的泰勒-库艾特流场，发现在泰勒旋涡流向波动旋涡流转变后，在临界雷诺数附近再次发现了泰勒旋涡流的存在，并且转速增加会导致泰勒旋涡的数量随着振幅的增加而减少。而Martin和等的研究则利用数值计算的方式研究了存在轴向流动时泰勒-库艾特流动稳定性的变化。
研究结果表明，沟槽壁面对泰勒-库艾特流动的流场分布有显著影响，对于设计和工程应用而言，沟槽壁面的使用可以作为一种调节泰勒涡流不稳定性和加强径向外射流作用的有效方式。这一发现对于改善相关工业设备的性能具有潜在的应用价值。
