界面张力梯度驱动对流向湍流转捩的研究

作为空间自然对流热质输运的基本形式,界面张力梯度驱动对流是流动和传热强耦合的复杂非线性过程,也是一个多控制参数耦合作用的过程,表现出丰富的流动时空特征.界面张力梯度驱动对流是微重力流体物理的重要研究内容和学科前沿,同时在空间燃料输运过程和空间能源或热管利用等空间流体管理问题中均有重要应用.本文综述了界面张力梯度驱动对流...     

基于扭摆的微冲量测量方法及实验研究

超高微重力水平的卫星平台在空间引力波探测、地球重力场测量中发挥着重要的作用,脉冲微推力器可以帮助微重力卫星实现姿态控制.微冲量是评价脉冲微推力器性能的重要指标之一,常用的基于扭摆的微冲量测量方法有两种,方法一是根据单个冲量元瞬间作用于无阻尼扭摆后,扭摆转动最大角位移计算冲量,方法二是根据高固定频率的连续脉冲作用于有阻尼...     

NaClO3晶体生长过程光学诊断与数值模拟

运用光学干涉诊断方法实时观测NaClO3晶体生长过程，得到晶体生长过程中溶液浓度，晶体尺寸等物理参量．将这些参量与数值模拟得到的结果进行比对，研究重力条件下NaClO3晶体溶液生长过程中速度场、浓度场的分布与演化，尝试提出符合实际情况的晶体生长理论模型,对比两种方法得到的浓度边界层厚度，数值模拟得到了与实验数据相一致的结论.     

微重力下圆管毛细流动解析近似解研究

应用同伦分析法研究微重力环境下圆管毛细流动解析近似解问题, 给出了级数解的表达公式. 不同于其他解析近似方法, 该方法从根本上克服了摄动理论对小参数的过分依赖, 其有效性与所研究的非线性问题是否含有小参数无关, 适用范围广. 同伦分析法提供了选取基函数的自由, 可以选取较好的基函数, 更有效地逼近问题的解, 通过引入辅助参数和辅助函数来调节和控制级数解的收敛区域和收敛速度, 同伦分析法为圆管毛细流动问题的解析近似求解开辟了一个全新的途径. 通过具体算例, 将同伦分析法与四阶龙格库塔方法数值解做了比较, 结果表明, 该方法具有很高的计算精度. 关键词： 圆管 微重力 毛细流动 同伦分析法     

矩形液池热毛细对流转捩途径研究

主要研究矩形液池热毛细对流的分岔转捩. 通过测量流体内部温度振荡情况, 详细研究了热毛细对流的转捩过程和转捩途径. 实验发现, 矩形液池热毛细对流的转捩过程依次经历了定常、规则振荡、不规则振荡的阶段. 对于不同普朗特数的硅油在不同长高比情况下, 通向混沌的途径不同. 在转捩过程中, 随着温差的增加, 普朗特数在16 (1cSt) 以下和普朗特数为25 (1.5cSt)、长高比为26 的硅油热毛细对流主要以准周期分岔的转捩方式为主;而普朗特数为25 以上的则以倍周期分岔的转捩方式为主;两种分岔有时还会伴随有切分岔形式的出现.实验中还观察到了表面波动和对流涡胞振荡等现象.      

多液滴热毛细迁移的研究

通过密度匹配方法地面模拟微重力环境,以豆油和硅油作为实验系统母液和液滴,研究非均匀温度场中液滴热毛细迁移行为. 用马赫- 泽德干涉仪测量实验系统背景温度场. 用阴影法观测液滴热毛细迁移. 单液滴实验中,得到与YGB 理论预测趋势相一致的结果;双滴实验中,观察到小液滴超越大液滴现象;实验表明液滴迁移过程中液体的黏性系数起重要作用,小液滴超越大液滴过程中,两液滴水平位移都出现明显偏移,且大液滴横向位移更显著. 创新性的设计了三相多液滴热毛细迁移实验,为实际工业生产中多相分离问题提供科学研究基础.      

二元体系胶体晶体性质的实验研究

利用Kossel衍射技术和反射光谱对由总体积分数为0.02的二元聚苯乙烯胶体体系(94nm+141nm)形成的胶体晶体的性质进行了研究,实验结果显示胶体晶体的形成时间,平均粒子间距,晶体结构都与二元胶体体系中两种粒子的数密度比相关,当94nm聚苯乙烯粒子相对于141nm聚苯乙烯粒子的数密度比趋向1∶1时,胶体晶体的形成时间延长,当94nm聚苯乙烯粒子相对于141nm聚苯乙烯粒子的数密度比由1∶0向0∶1变化时,胶体晶体的平均粒子间距变大,另外实验中发现在两种粒子的数密度比为5∶1时,胶体晶体出现了超晶格结 关键词： 胶体晶体 聚苯乙烯 Kossel衍射 反射光谱     

液层厚度对浮力-热毛细对流面型的影响

将Michelson光学干涉测量系统与图像处理技术相结合，发展形成一种实时诊断热毛细对流和浮力对流流体表面形貌的实验测量系统. 采用光学干涉测量方法研究了两端带有温差的矩形池内薄层流体的对流、表面变形、以及表面波的基本问题. 应用Fourier变换方法对实验结果进行计算和分析，得到了流体表面变形和表面波的定量的实验结果. 实验结果表明了在浮力-热毛细对流的发展过程中，首先出现流体的表面变形，之后在该变形的基础上，叠加了一个表面波的信息，该表面变形和表面波与流体的温度梯度、表面张力、以及浮力有直接的关系；表面波隐藏在表面变形内.     

Bénard-Marangoni 对流温度振荡转捩过程实验研究

本文主要是通过实验观测 Bénard-Marangoni 对流中存在的温度振荡现象,研究了温度振荡的起振临界 Ma数,以及初步探讨了温度振荡随 Ma 数增加的转捩过程。实验结果表明不同物性参数的硅油温度振荡临界 Ma 数满足同一临界条件。不同的物性参数的介质表现出不同的温度振荡转捩过程,但同一物性参数不同厚度的介质表现相同的振荡规律。此外,还用粒子迹线法观察了流场结构及转捩过程     

微重力下成一定夹角平板间的表面张力驱动流动的研究

空间微重力环境中,由于重力基本消失,表面张力等次级力发挥主要作用,流体行为与地面迥异,因此有必要深入探究微重力环境中的流体行为规律和特征.板式贮箱利用板式组件在微重力环境中对流体进行管理,从而为推力器提供不夹气的推进剂,这对航天器精确进行姿态控制、轨道调整具有重要意义.板式组件中常包含成一定夹角的平板结构,比如蓄液叶片...