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随着实验及计算机技术的发展,人们发现槽道紊流中蕴含着非常丰富的紊流相干结构,这些结构的生成及演化过程将有助于阐明紊流的物理本质,促进流体力学学科研究的深入发展,在大量的工程中亦将得到实际应用。旋转强度法被广泛应用于提取紊流相干结构中的涡旋结构,然而已有文献普遍采用数值方法求解旋转强度,未能给出旋转强度的影响因素。此外,涡旋提取或采用二维旋转强度或采用三维旋转强度,两者结果间可比性较差,且三个切面（XY、XZ及YZ）内涡旋属性的研究尚不完整。本文经过推导给出了二维和三维旋转强度的理论解,并将其应用在:分析二维和三维旋转强度的差异;研究时均剪切对涡旋识别的影响;对比DNS槽道紊流中二维和三维涡旋属性在三个切面内的差异;建立方腔槽道紊流相干结构的唯象模型。主要结论如下:（1）推导得出二维和三维旋转强度的理论关系式（2.13）,利用DNS槽道紊流数据统计得出,二维旋转强度、λcr3Dl及线变形率占三维旋转强度的比重分别为84%、5%及11%。导致二维与三维旋转强度差异的本质原因为涡旋的倾角,统计发现两者比值与涡旋倾角间存在普适的正弦关系。（2）分别以存在垂向剪切的二、三维槽道紊流为例,推导得出时均剪切通过两项影响了涡旋的识别。仅当涡旋旋转平面与剪切平面一致、旋转方向与剪切方向相反、时均剪切大于涡旋中心涡量的一半时,时均剪切才会影响到涡旋的识别,且此条件主要出现在y+<50的区域。（3）对比槽道内三个切面（XY、YZ及XZ）的二维和三维涡旋属性可知:二维旋转强度会“破碎”三维旋转强度场,导致三维涡旋的密度略小于二维涡旋,而三维涡旋的面内半径略大于二维涡旋,但三维涡管半径小于二维涡旋半径。涡旋与三个切面间的倾角主要为45°55°;由倾角与投影角的联合概率密度分布可知,在近壁区内,涡旋方向具有规律性,随着垂向距离的增大,涡旋方向变得随机无序。（4）由于方腔的存在,槽道剪切层在导边处发生分离,往下游运动发展的过程中,冲撞在随边、下游边墙及方腔底部,导致了一系列复杂流态的产生。综合时均环流、瞬时涡旋、雷诺应力及POD模态,建立了方腔槽道紊流相干结构的唯象模型,可用于预测方腔内污染物滞留及泥沙淤积的位置。