空间中的胶体自组装现象

实践十号卫星上即将开展的空间胶体自组装实验,旨在阐明重力在胶体组装过程中的作用,进一步理解胶体自组装现象,为制作大面积高质量的胶体晶体提供理论支持,以期未来制备出具有实用价值的光子晶体器件.空间胶体自组装实验的大量创新性设计,将为未来空间实验的开展提供新的思路.     

胶体微泵的耗散粒子动力学模拟

应用耗散粒子动力学方法研究了胶体微泵.每个胶体小球按照既定的运动规律相继运动,从而可驱动流体.首先利用耗散粒子动力学方法计算了泊肃叶流动,验证了模拟的正确性.然后模拟了由六个胶体小球组成的周期性胶体微泵的工作过程.胶体颗粒与周围流体粒子之间采用了弹性碰撞模型;模拟中选择了合适的参数,从而可提高流体的粘度并保证DPD流体的不可压缩性.模拟结果与他人的实验数据进行了对比,两者很好吻合.模拟结果显示,胶体微泵的无量纲流量的绝对值随着小球运动ω的变小而增大;而随着ω的减小,无量纲流量的振幅也相应变大.     

利用微重力条件研究分散体系

讨论了重力对分散体系特性的可能影响以及如何利用微重力条件开展在重力环境中难以深入研究的问题,并探讨了对理论研究和实际应用有价值的可能课题．      

老化反应对高碱度烷基水杨酸钙胶体结构及抗磨性的影响

采用冷冻蚀刻电镜（ＦＥ－ＥＭ）,傅立叶红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）及钙分布测定等研究了高碱度烷基水杨酸钙的老化过程,并探讨了老化机理,老化反应高碱度烷基水杨酸钙胶体粒子变小,胶体中氢氧化钙的相对含量增加,粘度降低,总碱值（ＴＢＮ）升高;老化后样品的清净性及抗磨性明显提高;水、甲醇及氢氧化钙等影响老化效果。     

胶体自组装过程中的形核与绕流影响

应用长工作距显微镜对胶体粒子自组装过程中初形核阶段进行了原位观察实验研究, 并结合 三相接触线附近流场的数值模拟结果对绕流的影响进行了研究. 研究表明流线在短链附近发 生弯曲. 当颗粒靠近短链附近时, 水平流将颗粒推向短链的端部. 绕流将抑制形核过程中局 部的过快生长, 从而保持生长前沿平直.     

悬浮体力学——流体力学与胶体科学交叉的新兴学科

本文介绍了交叉新兴学科悬浮体力学的概貌.该学科发生发展在低Re数流体力学与胶体科学的交叉边缘处.它具有很广泛的应用价值,也有许多吸引人的重要理论课题.近年来在这领域中的研究工作规模十分巨大.对这学科有兴趣的人们而言,这是十分令人鼓舞的时期.在给出了本学科的基本特征和主要研究内容之后,对于相互作用着的低Re数、低Stk数、高Kn数悬浮粒子的运动学,对于在均匀悬浮体中的相对布朗扩散,对于非均匀单分散与多分散悬浮体中的绝对布朗扩散,对于稀释单分散和多分散悬浮体中的重力沉降,对于悬浮粒子的布朗碰并、重力碰并和纯变形场碰并,以及对于高Pcclet数与低Pcclet数下的悬浮体的有效粘性等问题,本文都作了简要的论述.     

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。      

非金属固体材料在微重力环境中的着火及燃烧特性研究

微重力条件下固体材料的着火和火焰传播特性研究对于发展燃烧理论、保障航天器防火安全具有重要意义.由于地面设施微重力时间长度的限制,已有对微重力下材料燃烧过程的实验研究主要集中在热薄材料,而关于热厚材料的实验结果十分有限.作为实践十号(SJ-10)卫星科学实验项目之一,非金属材料燃烧实验将利用长时间微重力条件开展低速流动中典型热厚材料着火和火焰传播过程研究.简要介绍非金属材料燃烧项目的研究目标、空间实验内容、有效载荷技术特点和地面实验验证情况.     

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.     

热毛细对流表面波空间实验研究

介绍了实践十号返回式科学实验卫星19项科学项目载荷之一:热毛细对流箱表面波空间实验研究,包括项目研究目标、意义、研究内容、空间实验模型及地面匹配实验结果等.阐述了本项目开展空间实验研究的必要性,用科学的地面实验研究数据预测和对比微重力条件下可能获得的研究结果,展望本项目可能取得的成果.     

半浮区热毛细对流的不稳定性与转捩

近二十年来,微重力流体开展了半浮区液桥热毛细对流的不稳定性与转捩的研究．文中给出了热毛细振荡对流发生的临界参数,分析了液桥几何位形（尺度比,体积比）、物理参数及传热参数对临界Ｍａｘａｎｇｏｎｉ的影响．报导了有关的地面模拟实验,微重力实验以及本问题的线性稳定性分析、能量分析和数值模拟结果,并介绍了定常轴对称热毛细对流通过非定常振荡热毛细对流到湍流的转捩过程和三种热毛细振荡对流的产生机理．      

半浮区热毛细对流的不稳定性与转捩

近二十年来,微重力流体开展了半浮区液桥热毛细对流的不稳定性与转捩的研究．文中给出了热毛细振荡对流发生的临界参数,分析了液桥几何位形（尺度比,体积比）、物理参数及传热参数对临界Ｍａｘａｎｇｏｎｉ的影响．报导了有关的地面模拟实验,微重力实验以及本问题的线性稳定性分析、能量分析和数值模拟结果,并介绍了定常轴对称热毛细对流通过非定常振荡热毛细对流到湍流的转捩过程和三种热毛细振荡对流的产生机理．     

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)。     

微重力植物生物学效应及其微重力信号转导研究/空间植物信号转导实验装置

正微重力条件下生长的植物,其细胞壁代谢会发生变化。如木质素等和次生壁相关的代谢下降。这些可能和微重力条件下,植物需要的支撑能力减少,出现了适应性的次生壁减弱现象。细胞壁的松弛,可能就是一种用进废退现象。因此,我们在这项空间科学项目中要研究的也是植物适应性机制     

含胶体PTFE的节能润滑剂

将胶体聚四氟乙烯很好地分散在矿油或合成油中,並使之稳定化,可大为降低边界层的摩擦和磨损。很可能会节能並延长内燃机使用寿命。本研究所用的配方由于可在摩擦表面间插入PTFE粒子而降低了摩擦。文中给出了有关的SEM、AES、摩擦和磨损的数据。     

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.     

微重力流体物理专题序

微重力流体物理主要研究微重力环境中流体的行为及运动规律以及重力变化对运动规律的影响. 微重力环境中, 浮力对流、重力沉降及分层、液体静压等极大地减小, 地面重力效应掩盖的次级效应凸显, 从而影响或改变流体运动机制与行为. 微重力流体物理研究关注微重力环境(包括低重力环境)中液体、气体或多相混合物以及分散体系等物质的流动...     

基于激光干涉的微重力加速度测量方法

为了研究环境的微重力水平及其对科学实验的影响,通常使用石英挠性或静电悬浮等力平衡式加速度计测量微重力大小,但两者都属于相对加速度测量,石英挠性加速度计有偏值,精度有限,静电悬浮式则量程较小.受绝对重力仪的启发,提出使用激光干涉方式测量绝对微重力的方法,以期取得更好的测量精度.相较于传统的微重力测量手段,通过改进的马赫-...     

《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…     

微重力燃烧研究进展

认识燃烧过程是安全、高效、洁净地利用能源的基础. 但是, 常重力条件下的浮力对流和重力沉降使得燃烧现象变得复杂. 而微重力条件下这些影响几乎消失, 这简化了对燃烧的研究. 在加深对地面燃烧过程和载人航天器火灾安全问题的认识的推动下, 经过近半个世纪特别是最近10多年的发展, 微重力燃烧研究已经涵盖了预混气体、气体扩散、液滴、颗粒和粉尘燃烧、燃料表面的火焰传播等燃烧学科的各个领域. 研究中实现了球对称液滴燃烧、不受沉降影响的粉尘燃烧、静止或低速对流环境中的燃烧, 观察到了火球、自熄灭火焰等现象,阐明了碳黑形成中的热泳力效应、可燃极限与火焰稳定性等机理. 加深了对燃烧现象,特别是对辐射效应的理解: 在预混气体、气体扩散、液滴等多种火焰中, 除了停留时间过短引起的吹熄极限外, 还存在辐射热损失过大引起的冷熄极限, 后者只能在微重力条件下观测到. 部分研究成果已经进入教材. 而火焰在微重力下不同于常重力下的现象, 对载人航天器火灾安全具有重要意义. 考虑到我国的现实情况和国内外的研究现状, 建议将煤炭颗粒和粉尘的燃烧、与碳黑相关的机理、辐射效应、化学动力学等作为我国微重力燃烧的主要研究方向.