이상 기체 R41을 작업 유체로 사용하고 Standard k-ε 난류 모델을 적용하여 입구 압력 4.0 MPa, 입구 온도 323.15 K, 냉류 비율 0.1~0.9, 와류실 반경 2.5~4.5 mm일 때, 와류실 반경과 냉류율이 와류관 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 시뮬레이션 결과에 따르면: 냉류율이 0.4일 때, 와류관의 반경 거리가 증가함에 따라 접선 속도가 먼저 증가하다가 감소하는 경향을 보였으며, 와류실 반경이 3.5 mm일 때 최대 접선 속도는 159.5 m/s였다; 와류실 반경이 증가함에 따라 내외 회오리의 축속은 감소하는 경향을 보였으며, 와류실 반경이 2.5 mm일 때 최대 외부 회오리 축속은 47.6 m/s였다. 동일한 냉류율에서는 와류실 반경이 증가함에 따라 와류관의 냉각 효과, 가열 효과, 냉각량 및 COP가 먼저 증가하다 감소하는 경향을 보였다. 냉류율이 0.1이고 와류실 반경이 3.5 mm일 때 최대 냉각 효과는 20.8 K였으며, 냉류율이 0.9이고 와류실 반경이 3.0 mm일 때 최대 가열 효과는 36.3 K였고, 냉류율이 0.6이고 와류실 반경이 3.0 mm일 때 최대 냉각량은 364.5 W였으며 COP 최대값은 0.21이었다.

와류관; 와류실 반경; 와류관 성능; 유동장; 냉류율