不可稳 Taylor-Couette 流中的纵向涡旋：解决 60 年来之谜

对 Couette-Taylor 系统的外圆施加足够快速的启动-停止动作，即可记录与轴线大致对齐的结构，这种经典作品 Coles (1965) 中的短暂卷积，与经典 Taylor 涡旋卷积呈垂直方向。本文我们报告了这种不稳定性的数值观察，这一发现受到更近期实验观察的指引。该不稳定性被证实与 azimutal 速度轮廓中的拐点有关，这一发现与其在减缓阶段出现的实验观察一致。尽管启动-停止实验的瞬时性质，本文仍证明了该不稳定性可与 Stokes 定常边界层问题的不稳定性相联系。存在若干原因导致该不稳定性在实验观察和理想化系统中均难以被发现。我们详细考察了半径比对 Taylor-Couette 系统的依赖关系，发现当卷积尺度与槽宽成比例时，对于半径比小于 Coles 所使用的 Ri/Ro=0.874 的情况，此不稳定性很快被 Gortler 类型轴向卷积取代。