重力对GaSb熔滴和液/固界面交互作用的影响

利用我国返回式实验卫星在空间微重力条件下进行了GaSb熔滴与GaP,BN和GaAs等材料的润湿性能的研究,分析了熔滴与基片之间的界面相互作用,并与重力场下实验结果进行了对比.实验表明,重力因素对润湿性存在影响,空间微重力条件下测得的GaSb熔滴与GaP及BN基片的接触角比地面测量的大.对凝固后的熔滴与基片之间的组织分析显示,重力场下,液固界面的相互作用较强,存在较宽的过渡区,这与地面浮力对流有利于物质输运密切相关.实验结果还表明,空间微重力环境下熔体凝固的组织比重力场下要均匀. 关键词： 微重力 润湿性 液/固界面     

重力及微重力条件下Pd40Ni40P20合金凝固组织中溶质原子的分布特征

研究了Pd₄₀Ni₄₀P₂₀合金在重力（1g）及微重力（μg）条件下凝固组织中溶质原子的分布．与重力条件相比，微重力条件下凝固的样品组织中，初生相的P含量较低，而Pｄ的含量较高；共晶区域内的平均P含量较高而平均Pｄ含量较低．深入分析初生树枝晶一次枝晶间距Ｌ与冷却率υ以及固液界面前沿液相中溶质综合输运系数D的相互关系，发现地面条件下的固液界面前沿液相中溶质综合输运系数D_1g比空间的D_μg大1.7倍． 关键词：     

表面张力效应对空间和地面合金凝固行为的影响

为揭示空间微重力条件下合金的凝固特性，分别于１９９０年及１９９６年两次利用我国返回式科学试验卫星，研究了Ａｌ－Ａｌ３Ｎｉ，Ａｌ－ＲＥ等共晶和Ａｌ－Ｂｉ偏晶合金的空间凝固行为．文章结合流体物理理论和两次卫星搭载的实验结果，着重讨论了合金中的表面张力梯度驱动对流和熔滴的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ迁移现象及其在偏晶合金地面生产中的应用．     

空间材料科学的前沿学科——微重力晶体生长

 一、微重力晶体生长环境人类为了自身的生存,希望有一天能走出地球,从外层空间索取他们赖以生存的部分或全部资源.作为人类走向外层空间的第一步,当然是利用近地空间资源.而微重力资源则是首先受到重视和研究的近地空间资源之一。人们对空间晶体生长的研究,经历了从零重力到微重力的认识阶段.在60年代末到70年代初期,材料科学家们认为天空实验室内的晶体生长过程应是零重力场下的固-液界面反应过程,但一系列空间晶体生长实验表明:由于实验系统运动状态的不稳定,空间晶体生长环境仍然存在重力(g).     

“神舟”四号中的流体物理实验

在多年地基研究的基础上 ,作为载人航天工程应用系统的有效载荷 ,在我国“神舟”四号飞船返回舱在轨飞行期间进行了大Marangoni数 (Ma)液滴热毛细迁移空间微重力实验 .实验中FC - 75液和 5cst硅油分别为滴相和连续相实验流体介质 ,研究了在稳定、长时间的微重力环境中 ,不同温度梯度条件下液滴热毛细迁移的现象及特征 .Marangoni数到达 5 5 0 0 ,很大地扩展了过去液滴热毛细迁移实验的Ma参数范围 .实验结果表明 ,大Ma数液滴热毛细迁移特征规律复杂 ,迁移速度与YGB模型线性预测有明显的差别 .文章介绍了液滴热毛细迁移研究进展 ,给出了此次空间实验的一些主要结果 .讨论了大Ma液滴热毛细迁移的特征 ,并对自行研制的空间实验设备、实验过程进行了简要介绍     

微重力环境下液体表面张力的实验观察与研究

在微重力环境中,重力的作用几乎消失,液体的表面张力起主导作用,微重力下液体的流动特性和平衡界面也会产生显著变化．为了使学生们能更真切、更直观地观察到微重力下的奇妙现象,我们搭建了短时微重力系统并开展了一些实验演示与观测研究．通过微重力系统模拟微重力环境,可以清楚地观察到液体表面的变化,更有助于同学们深入了解微重力下的物理规律和实验现象,对于激发同学们认识和发现新的规律和总结新的定律具有重要意义．     

微重力气液两相环状流界面波特性分析

本文利用双重小波包分解算法,对微重力气液两相环状流界面波特性进行了分析,将实验测量到的环状液膜厚度信号分解成相干分量和非相干分量,并对相干信号与非相干信号的特征进行了分析,提出了一个新的描述微重力气液两相环状流界面波特性参数。     

重力及微重力条件下Pd_(40)Ni_(40)P_(20)合金凝固组织中溶质原子的分布特征

研究了Ｐｄ４０Ｎｉ４０Ｐ２０合金在重力（１ｇ）及微重力（μｇ）条件下凝固组织中溶质原子的分布．与重力条件相比，微重力条件下凝固的样品组织中，初生相的Ｐ含量较低，而Ｐｄ的含量较高；共晶区域内的平均Ｐ含量较高而平均Ｐｄ含量较低．深入分析初生树枝晶一次枝晶间距Ｌ与冷却率υ以及固液界面前沿液相中溶质综合输运系数Ｄ的相互关系，发现地面条件下的固液界面前沿液相中溶质综合输运系数Ｄ１ｇ比空间的Ｄμｇ大１７倍．这是造成显微组织中溶质分布差异的主要原因     

微重力科学进展

微重力科学是研究重力极大地减小的一种极端环境中的流体科学，材料科学，生物科学和技术，以及物理学若干基础问题的新兴学科，近年来，由于地面研究的加强，空间实验的增加以及实验定量化水平的提高，微重力研究取得了很好的进展。     

国家微重力实验室介绍

微重力科学是当前空间科学的前沿领域，主要研究微重力环境下的流体物理、物理化学、材料科学及生物科学和技术．微重力科学的发展将促进自然科学某些领域取得突破性的进展，并为空间技术的商业化应用奠定一定的基础．为了适应我国航天事业发展，由国防科工委和中国科学院共同投资建立了国家微重力实验室，这是国家高技术研究发展计划航天领域专家委员会的一个重大的应用基础性建设项目．文章简要介绍了国家微重力实验室的研究方向、组织结构和有关实验室的情况．     

微重力条件下不同截面形状管中毛细流动的实验研究

利用落塔设施创造的短时间微重力条件, 研究了不同尺寸的正方形和三角形截面的毛细管中的流体在微重力条件下的流动行为, 并与圆形毛细管中的毛细流动进行了对比, 总结出了毛细管尺寸和截面形状对界面张力主导的毛细流动行为的影响规律. 结果显示, 对于同样形状的毛细管, 其尺寸对于毛细流动的影响规律基本相同; 而对于不同的截面形状, 方形管和三角形管都与截面积小得多的圆形管有一定的类似性. 相关结果对于深入理解不同条件下的界面张力主导的毛细流动特性, 以及在空间微重力条件下通过改变毛细管的形状来实现流速和流量的独 立控制等方面都具有明显的现实意义. 关键词： 微重力 毛细流动 毛细管形状     

微重力环境及应用

从微重力概念出发，阐述了微重力环境的特点和物理原理，以及材料制备利用的物理效应，介绍了在不同地面上空间微重力环境下材料加工，药物制备，种子培育等方面的应用。     

α—碘酸锂晶体的空间生长

文章报道了三次α－碘酸锂晶体空间生长实验．该实验是在我国返回式科学技术探测卫星上完成的．为研究空间微重力环境对于晶体生长和物性的影响，应用Ｘ射线衍射、Ｘ射线形貌、Ｘ射线荧光分析、光学透过率和介电测量等技术，对在微重力和常重力条件下生长的晶体结构、完整性、杂质分布以及介电常数等参数进行了研究．研究结果表明：微重力条件下，晶体中β－碘酸锂的含量比地面低；微重力对α－碘酸锂的晶体形态和结构没有影响；微重力条件下生长的晶体的完美性优于地面晶体；微重力环境使碘酸锂晶体的介电常数增高     

微小卫星贮箱内两相流界面变形定位及控制管理

液化气推进技术是微小伴随卫星在轨飞行采用的一种新型推进技术。微小伴星空间调姿、变轨过程需精确的推力控制,因此必须了解卫星推进系统中推进剂的形位分布。本文理论分析了空间微重力环境下液化气推进剂气/液界面的形位分布及变化,并通过落塔实验验证了微重力环境下有效控制液体推进剂的管理方法。     

不同重力条件下气/液两相流实验研究

利用俄罗斯“和平号”空间站进行了国际上首次长时间微重力（１０－５ｇ）条件下气／液两相流型实验,并利用实验装置旋转产生的低重力（０．１ｇ和 ０．０１４ｇ）条件进行了低重力对比实验．实验结果和现有模型进行了比较,并通过比较不同重力条件下气／两相流型的特征,得到了两个气／液两相流型非重力依赖性准则。     

航天器密封舱微重力对流换热的数值分析

本文以某航天器密封舱热控设计为背景，对其密封舱空间对流换热问题进行了三维流动与传热数值模拟。考虑到空间微重力等一些特殊因素等影响，着重分析模拟了密封舱压力变化、地面自然对流和空间微重力以及风扇设计状态等变化因素对密封舱对流换热影响关系。分析表明，风扇对流强化换热效果明显，可以忽略地面自然对流影响，而且使舱内空气温度均匀。     

微重力条件下熔-固相变对流与浮区对流的耦合

本文以空间材料生长为背景,用有限元法研究微重力条件下的浮区单晶生长过程,考虑了表面张力对流与浮区对流的耦合作用,计算了凝固界面形状,结果表明,晶体的生长速度是个重要的影响因素,生长时,单晶-熔体界面比多晶-熔体界面更倾斜;当生长速度超过临界值时,多晶-熔体界面附近的Marangoni涡会分裂出二次涡。 关键词：     

微重力下汽泡底部微层的对流和蒸发

本文数值研究了微重力下沸腾时汽泡底部微层区的多维传热及流动，不仅考虑由温度梯度引起的汽泡表面张力梯度而诱发的Marangoni流动，而且考虑汽泡表面的凝结和蒸发．微层厚度自0．01μm到10μm的计算结果表明，微层中流动很小，温度分布与纯导热几乎相同．在界面传热小于理想传热的情况下，Marangoni对流对传热增加几个百分比，微层中的流动与薄平界面的滑移近似相吻合．     

微重力环境下油滴沉降实验观察与分析

微重力条件下,物体的重力影响几乎消失,这时液体的流动特性会发生不同于重力作用下的变化.为了形象地观察到这个变化过程,根据微重力原理建立了一个短时微重力实验系统.在其模拟的微重力环境下,观测到油滴下降时的形状与速度变化.通过观察该实验,提高了学生的观察能力及总结物理实验规律的能力.     

分离结晶过程中熔体热毛细对流的转变

为了了解微重力条件下新型分离结晶生长过程中熔体热毛细对流的基本特征,利用有限差分法进行了数值模拟,熔体深径比A取1和2,自由界面无因次宽度B分别取0.05、0.075和0.1.当熔体上表面为自由表面时,得到了分离结晶Bridgman生长过程中熔体热毛细对流的流函数和温度分布.计算结果表明:当Ma数较小时,在上下两个自由表面的表面张力的驱动下,熔体内部产生了两个流动方向相反的流胞,流动为稳态流动,随着Ma数的增加,上下自由表面速度增大,温度分布的非线性增加;当Ma数超过某一临界值后,流动将转化为非稳态流动;与熔体上表面为固壁时相比,A=1时的临界Ma数减小,而A=2时的临界Ma数增大;流动失稳的物理机制是流速的变化和阻力的变化之间存在滞后.