中国科学院国家微重力实验室简介

微重力科学是随着当今载人航天技术的发展而发展起来的前沿学科．微重力环境为诸多科学问题的研究提供了机遇,蕴育着自然科学的重大突破,并正在培育新一代高技术产业,是空间科学研究的热点．为适应我国空间科学发展的需要,1995年9月4日由总装备部和中国科学院共同投资建设中国科学院国家微重力实验室,2003年4月通过全面验收,成为我国微重力科学研究基地．实验室主任为中科院院士、国际宇航科学院院士胡文瑞研究员．依托单位是中科院力学所．     

《微重力流体力学》简介

微重力流体科学是流体力学与空间材料、空间生物技术、燃烧交叉的新兴学科．研究微重力环境中流体的流动、迁移,热、质输运和相变等基本规律,还有物理化学问题和低温问题,这是微重力科学的基础和核心近三十年来,随着空间技术的进步,空间科学迅速发展．空间飞行器在轨道自由飞行时,其间的微重力水平仅为地面的１０~－３～１０~－６量级,在地面重力作用下常见的浮力对流、静压不均匀和沉降等现象都极大地减弱．因此,有可能利用微重力条件得到在地面条件下难于得到的高质量生物制品和新材料．但是,在微重力环境中,许多在地面上的次级…     

微重力燃烧基础研究概述

本文介绍了国外微重力燃烧基础研究的概况。在微重力条件下不存在浮力和由其引起的自然对流,从而影响了燃烧基本过程。理论和实验研究表明,在微重力条件下火焰结构,火焰传播,火焰稳定等一系列燃烧基本过程都明显不同于通常在地球表面上所观察到的现象。      

微重力下的细胞生长与物质输运

空间微重力条件可引起显著的人体生理变化,细胞水平的研究是认识其机制的重要环节.微重力对生命活动的影响主要是由于重力变化后生物体内外的力学环境变化引起的,失重本身可能引起细胞组织结构的应力状态变化,失重后流体行为的改变也可能造成物质交换条件的变化进而影响生物体的新陈代谢和生长.从微重力下细胞生长与物质输运条件依赖性的规律出发,以生物力学的视角探索上述问题,有助于理解重力对于生命活动的意义.     

微重力气液两相流动与池沸腾传热

综述了近年来中国科学院微重力重点实验室(国家微重力实验室)完成的一系列微重力气液两相流动与池沸腾传热方面的地基实验、飞行实验和理论研究等方面获得的主要成果.在微重力气液两相流动方面,提出了半理论Weber数模型用于预测微重力条件下气液两相弹-环状流转换,并采用Monte Carlo方法,针对气泡初始尺寸对泡-弹状流转换的影响进行数值研究.通过俄罗斯"和平号"空间站与IL-76失重飞机实验,获得了微重力下的气液两相流型图,与此同时在地面利用小尺度毛细管模型模拟了微重力气液两相流动特征.实验测量了微重力气液两相流压降,并基于微重力流动特性建立了一个泡状流压降关联模型.在微重力池沸腾传热方面,利用我国返回式卫星完成了两次空间实验,其中,第22颗返回式卫星搭载铂丝表面R113池沸腾实验采用控制温度的稳态加热方式,而实践8号育种卫星搭载平面FC-72池沸腾实验则采用控制加热电压的准稳态加热方式.同时,还进行了地面常重力和落塔短时微重力条件下的对比实验研究.观察到丝状加热表面微重力时轻微的传热强化现象,而平板加热表面微重力核态池沸腾低热流时传热强化、高热流时传热恶化.微重力实验中观察到气泡脱落前存在横向运动现象,据此分析了气泡行为与传热之间关系,并提出了一个预测丝状加热表面气泡脱落直径的半理论模型.旨在对相关领域的进一步发展和空间两相流系统的应用提供数据及理论支持.     

欧洲微重力研究和用户支持的现状及展望

本文综述了欧洲在微重力状态下对材料科学、流体科学和生物科学的研究以及用户支持的主要情况。从简短的历史回顾开始,分析了欧洲主要的空间飞行试验,以及以长远目标为重点的未来发展情况。叙述了进行地面研究的指导思想,分析了所使用的地面实验设施(落塔,抛物线飞行,探空火箭等)。此外,还简要地介绍了微重力下的实验操作技术(遥科学,机器人等)。     

激光驱动液滴迁移的机理研究

液滴热毛细迁移是微重力流体科学中的典型科学问题, 微重力液滴动力学研究不仅具有流体力学的理论意义, 而且具有重要的实际应用价值. 建立了二维轴对称激光驱动液滴迁移模型, 通过仿真计算研究微重力环境下激光驱动液滴迁移的过程, 研究了液滴直径、母液参数等对液滴迁移速度及行为的影响. 首先研究了母液和液滴对激光系数均较小, 液滴初始位置不同时液滴的迁移行为; 然后研究了母液对激光吸收系数较小, 液滴对激光吸收系数较大时, 不同液滴直径与母液宽度比条件下液滴的迁移行为. 仿真结果表明: 当母液和液滴对激光的吸收系数都很小时, 液滴迁移的方向主要受到液滴初始位置的影响; 当母液对激光的吸收系数较小, 液滴对激光的吸收系数较大时, 液滴会朝激光方向迁移, 液滴初始位置对迁移方向影响较小, 但液滴直径与母液宽度之比会影响液滴迁移行为. 将模拟结果与YGB理论对比, 仿真结果与理论结果趋势一致. 研究激光驱动液滴迁移的物理机制, 探索界面张力作用机理, 得到激光驱动液滴迁移的规律, 探索对液滴的驱动控制方法.      

太空中的单摆

讨论太空中的单摆在微重力作用下的摆动规律,计算太空中的单摆周期.论及绳系卫星及舒勒周期摆的摆动.     

德国Bremen落塔

<正> 建立在德国不莱梅(Bremen)应用空间技术和微重力中心(简称 ZARM 研究所)的落塔(drop tower)不仅是欧洲唯一的、也是目前国际上最大的地面微重力研究实验装置之一.自1990年9月正式投入运行以来,它巳完成了许多重要的研究计划,取得了一系列成果,对空间科学研究和发展作出了贡献,已成为世界瞩目的微重力研究中心和基地.     

搭载实践十号卫星的蒸发液滴空间实验研究

实践十号蒸发对流实验以微重力环境中的蒸发相变流体界面过程为主要研究内容,利用空间微重力条件下浮力对流消失和热毛细对流起主导作用的特殊环境,实验研究置于加热底板的蒸发液滴相变过程中表面蒸发与表面张力驱动对流的耦合机理.利用研制的空间蒸发对流装置完成了在轨工况的科学匹配实验,得到了不同工况(温度、液滴大小、加热底板材料)下蒸发液滴形貌和热流量、蒸发速率等变化规律.为后续空间实验结果的比对分析提供了前期结果.     

Cool,Dry, Nano-scale DIC Patterning of Delicate,Heterogeneous, Non-planar Specimens by Micro-mist Nebulization

Experimental Mechanics - Background: Application of patterns to enable high-resolution Digital Image Correlation (DIC) at the small scale (μm/nm) is known to be very challenging as techniques...     

硫代磷酸三正辛酯的合成及其摩擦学性能研究

合成了一统代及四硫代磷酸三正辛酯，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪、质谱仪和傅立叶转换红外光谱仪等表征了所合成的一硫代及四硫代磷酸三正辛酯的组成和结构，并在四球摩擦磨损试验机上考察了其在液体石蜡中的摩擦学性能；用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对钢球磨痕表面进行了分析表征。结果表明：所合成的一硫代磷酸酯具有比二烷基二硫代磷酸锌更优异的摩擦学性能，可以显著提高液体石蜡的承载能力和抗磨能力，并能在适当浓度和较高载荷（≥400N）下改善液体石蜡的减摩性能；而活性元素含量较高的四硫代磷酸酯对液体石蜡的极压、抗磨和减摩性能的影响不大，这可能是由于其导致腐蚀磨损所致，磨损表面分析结果表明，含添加剂的石蜡油在摩擦过程中发生腐蚀磨损，主要形成了由物理吸附膜和摩擦化学反应膜组成的复合膜。