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。     

微重力实验环境

微重力环境是特定的物理场环境，欲利用它进行各种科学实验，离不开航天技术．文章首先介绍了微重力、微重力环境及其价值等方面的物理概念；继之介绍产生和利用这种环境的技术方法．力图为关心物理学和航天事业发展的读者，提供微重力实验环境的初步知识．     

微重力环境利用

文章阐述了微重力条件下的流体物理基本现象的研究,包括流体和体积输运,扩散与质量输运,毛细与润湿、固化、成核与过冷、临界现象以及学科的相关性。继之,简要介绍了微重力实际应用,包括：太空材料加工,各咱晶体生长,金属与合金、复合材料、玻璃等加工工艺;燃烧与微重力问题;生命科学中微重力利用问题（另文发表）。其间,顺便讨论了航天技术发展对微重力科学的推进与限制,针对我国卫星应用这个课题,以理论联系实际的方法进行分析评价。该文是对《微重力实验环境》一文（见１９９８年第７期《物理》）的补充。     

磁场微重力效应的研究

将导电的液体置于磁场中,使导电液体中浮力驱动的自然对流减弱甚至消失,在导电液体中制造出了二级微重力效应,将这种情况称为磁场微重力效应.通过研究导电液体自然对流驱动力的无量纲Grashof数的变化,发现微重力效应的水平可以用公式g_m＝（β₀/β_m）（ν₀ /ν_m）²g₀ 计算,如果略去一次项,则可用g_m＝（ν₀ /ν_m）²g₀来估算.测量研究了不同磁场条件下硅熔体的磁黏度,估算不同磁场强度对应的磁场微重力水平后,发现估算结果与实验结果基本符合. 关键词： 磁场 二级微重力效应 Grashof数 微重力水平     

微重力环境中的蜡烛火焰

对蜡烛火焰动态特征的分析表明,从正常重力状态过渡到微重力状态,火焰的空气动力学特征比质量和能量的传输特征的变化快。通过一台差分干涉仪首次测量得到了微重力环境中蜡烛火焰的温度。结果表明,微重力蜡烛火焰的温度小于正常重力蜡烛火焰的温度。微重力蜡烛火焰之所以呈蓝色是因为其温度小于烟黑生成的阈值温度1300K。但当环境氧浓度足够高时,火焰温度大于烟黑生成的阈值温度,火焰中明显有烟黑生成,颜色为亮黄色。     

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。     

微重力条件下流体相变和临界现象

研究流体相变及临界现象对今后化学工程的发展有重大意义．由于各种具有临界点的体系在各自 临界点有一些共同的实验特征和极相似的临界现象，而流体的研究在实验上又有独特方便之处，所以可 作为普适性研究将理论及实验结果推广到固体．微重力条件下的流体相变及临界现象研究提供了十分 靠近临界点的最佳实验条件，本文介绍了这方面研究工作的物理意义及进展．     

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．     

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。     

微重力下环境压力对火焰传播的影响

研究表明,在微重力环境中,当强制对流速度很小时,环境压力的增大会加强氧气的扩散,减弱辐射热损失对火焰的冷却效应,使火焰传播速度增大。但随着强制对流速度的增大,对流成为质量传递的主要途径,化学反应速率受化学反应动力学因素控制,火焰传播速度对压力的变化不敏感。     

微重力池沸腾实验研究

本文利用我国第22颗返回式卫星开展了微重力条件下过冷池沸腾传热实验研究.实验中采用桥式自反馈电路控制加热面温度,加热元件为长30 mm、直径60 μm的铂丝,实验工质为0.1 MPa压力下过冷度为26℃的R113.实验发现,沸腾起始温度不受重力水平影响,而微重力核态沸腾传热略有增强,汽泡脱落行为也有着不同的特征.     

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．     

微重力两相流相似准则

本文根据两流体同心环状流线性稳定性分析的结果,对微重力气/液两相流地面模拟实验所应遵循的相似准则 进行了探讨,得到了一个新的重力无关性准则,即Bond数和基于环形区流体表观速度的毛细数之比的绝对值不大于1。 此外,微重力气/液两相流模拟实验还必须满足两个条件,即流量比和Weber数应与所模拟的流动中对应数值相等。     

微重力条件下材料气相生长研究进展

本文概述了近二十多年来国外空间气相生长晶体材料及薄膜材料研究工作的进展状况．着重介绍了国外空间气相生长研究的历史过程、研究的主要内容及所采取的研究手段,详细地总结了关于空间气相生长的主要飞行结果,并对国外如何进行数值模拟和实验室模拟等地面准备工作做了较充分的描述．     

微重力下低温贮箱压力控制技术进展

针对微重力下低温贮箱压力升高的问题,简要介绍了几种常用的低温贮箱压力控制的方法及原理,讨论了它们各自存在的问题,并简要展望未来低温贮箱压力控制技术的发展方向。文章指出,未来研究重点在于将主动制冷与被动绝热相结合,实现零蒸发贮存的热转移技术。     

微重力条件下材料气相生长研究进展

本文概述了近二十多年来国外空间气相生长晶体材料及薄膜材料研究工作的进展状况．着重介绍了国外空间气相生长研究的历史过程、研究的主要内容及所采取的研究手段，详细地总结了关于空间气相生长的主要飞行结果，并对国外如何进行数值模拟和实验室模拟等地面准备工作做了较充分的描述．     

微重力环境下蜡烛火焰与油滴沉降的实验研究

搭建了短时微重力实验系统,对微重力条件下蜡烛火焰与油滴沉降进行了实验观测,帮助学生理解微重力环境下的物理规律与实验现象.