本文采用粒子成像速度仪(PIV)和数值模拟(CFD),对Taylor-Couette流场进行测量。将PIV测量结果与数值模拟结果进行对比分析,验证了运用数值模拟方法探索Taylor-Couette流场的可行性。通过速度矢量场、湍动能与湍动能耗散率、涡量以及各特征线上各向速度等评价指标,对不同几何结构下的Taylor-Couette反应器模型的数值模拟结果进行综合对比分析,得出以下结论:1.通过对比不同几何结构下的Taylor-Couette流场的速度矢量图,发现无论何种尺寸下的Taylor-Couette模型,根据涡的形态特征,均可将涡流场分为四个区段,各个区段内的速度矢量图分别具有以下特征:在第一区段内,涡体积相对较小,涡的形态大小一般不稳定。在第二区段内,涡排列较为整齐,涡的长度、大小几乎不发生变化,相邻涡呈轴对称状态。在第三区段内,涡的形态特征会发生变化。在第四区段内,涡的大小随雷诺数在不断发生变化,涡的长度被进一步拉伸,涡心逐渐变得不明显,最终涡形态遭到破坏。2.根据湍动能云图得出,各不同模型下的湍动能也存在分区现象,各个区段内湍动能云图特征各异,湍动能云图中各个区段的雷诺数与速度矢量图中各个区段雷诺数大致相等,这从侧面证明分区的准确性。3.对比各不同几何结构模型下的涡量等值线图发现:涡量等值线图会形成涡结构,相邻涡的涡量值正负相反,沿涡心向边壁方向,涡量值先减小后增大,涡心与边壁位置处涡量值最大。随着雷诺数的增加,涡量值整体呈增长趋势,雷诺数越大,涡量值越大。同时随着雷诺数的增加,不同模型下的涡量等值线图也会类似于速度矢量图,形成四个迥然不同的区段。在同一模型下,涡量等值线图与速度矢量图所形成的各区段,雷诺数区间相同。这再次证明了区段划分的正确性。4.通过对涡形态、湍动能以及涡量等值线的分析发现,均可将涡流场分为四个区段。对比不同区段下的各特征线上的径向速度与轴向速度,各个区段内的速度分布特征也具有不同的特点。各个区段下径向速度与轴向速度的分布特征为:当涡处于第一区段时,速度值一般较小,各雷诺数之间的速度增幅相对大。当涡处于第二区段时,速度分布一般较规律,各雷诺数之间增幅相似,其分布趋势也较为相似。当涡处于第三区段时,各雷诺数之间的速度开始出现波动,其中波动主要体现在两个方面,一是速度增幅之间的波动,增幅大小不确定;二是速度大小上的波动。当涡处于第四区段时,此时其各向速度值均较大,波动较为剧烈。5.通过对比速度矢量图、湍动能、涡量以及速度矢量场发现:无论何种尺寸下的Taylor-Couette模型,均可将涡流场分为四个不同区段,且以上各个评价指标之间均能相互印证。当涡流场处于相同区段时,流场内的各项特征分布较为相似,不同区段相差较大。