不同重力环境下辐射加热材料表面着火特性分析

研究外界辐射加热下，不同重力环境中热薄燃料的着火特性．探讨了重力、环境氧浓度、环境压力及外界辐射强度对着火的影响．结果表明，随着重力的变化，存在不同的着火机制．在微重力和在高的环境氧浓度中，材料的着火延迟时间变短．压力减小，着火延迟时间增大．随着辐射强度的增大，着火延迟时间变小．     

中科院完成返回式卫星搭载实验

近日，中科院物理所和金属所合作，共同参与搭载我国第22颗返回式卫星进行空间微重力实验。在空间微重力环境下，观察了银基合金和半导体化合物熔滴形貌变化、液／固界面的润湿过程及熔滴凝固前后接触角的差异，研究了液／固界面反应及特性表征，并成功地完成了近距离摄像机、有视窗加热炉等硬件的研制，取得了预定结果。     

太空(FeNi)金属熔体凝固的时空图象和结晶机理研究

岩庄陨石冲击重熔再结晶(FeNi)金属颗粒的微结构研究发现,四同心环生长结构是远离热力学平衡态的太空(FeNi)金属熔体凝固的基本时空图象。四同心环结构的快速生长和相互作用导致八面体(FeNi)金属枝晶的形成。四同心环晶体生长方式可能是太空环境下(FeNi)金属熔体结晶形成八面体铁陨石的一种基本方式。     

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.     

颗粒气体团簇行为实验研究

颗粒体系由于非弹性碰撞和摩擦等内秉的能量耗散特性,由宏观粒子形成的颗粒气体体系经常会有局部凝聚现象,这是颗粒气体体系与分子气体体系的最大区别之一.理解和预测这一现象的发生将有助于人们对远离平衡态体系的复杂现象,如有序结构、斑图和团簇形成的认知.这种局部凝聚现象可以类比于分子气体中亚稳分解形成的液滴,将气液相分离用于解释和寻求局部凝聚现象的此模型得到了分子动力学模拟的校验.但是实验的校验却由于宏观粒子运动受重力作用的影响难以在实验室中实现.作为实践十号卫星的前期实验,本文利用国家微重力实验室落塔装置,以水平激振装有不同尺寸和数目的颗粒样品,在短时微重力条件下,成功观察到颗粒气体团簇的形成;并将实验结果与颗粒气体类范德瓦耳斯气体分子相分离模型对比,由形成团簇样品的颗粒数密度条件,来实验确定了所选颗粒的恢复系数,得到直径为0.5 mm的钛珠颗粒的恢复系数在0.6—0.8之间,直径为1 mm的钛珠颗粒的恢复系数约为0.8,直径为2.5 mm的钛珠颗粒的恢复系数应大于0.8.     

一个有趣的驱动性问题——蜡烛在太空中能否燃烧

对蜡烛在微重力条件下是否能够燃烧有不同的预测结果,从对流、扩散和反应引发3个角度讨论了预测微重力状态下蜡烛能否燃烧的思路。引用美国航空航天局、中国科学院和哈尔滨工程大学等的实验研究证据,说明在微重力环境中蜡烛可以持续燃烧,以及蜡烛微重力燃烧时火焰的形状、颜色、大小和温度等特点。介绍使用摄像机实际拍摄蜡烛微重力燃烧现象的方法。     

移动加热器法生长碲锌镉晶体的组分输运与界面形貌研究

移动加热器法(THM)生长碲锌镉晶体时,界面稳定性对晶体生长的质量有很大影响。本文基于多物理场有限元仿真软件Comsol建立了THM生长碲锌镉晶体的数值模拟模型,讨论了Te边界层与组分过冷区之间的关系,对不同生长阶段的物理场、Te边界层与组分过冷区进行仿真研究,最后讨论了微重力对物理场分布的影响,并对比了微重力与正常重力下的生长界面形貌。模拟结果表明,Te边界层与组分过冷区的分布趋势是一致的,在不同生长阶段,流场中次生涡旋的位置会发生移动,从而导致生长界面的形貌随着生长的进行发生变化,同时微重力条件下形成的生长界面形貌最有利于单晶生长。因此,在晶体生长的中前期,对次生涡旋位置的控制和对组分过冷的削弱,是THM生长高质量晶体的有效方案。     

Observation of Diffusion Process of a Water Droplet Immersed in Protein Solution in Microgravity

Pure liquid-liquid diffusion driven by concentration gradients is hard to study in a normal gravity environment since convection and sedimentation also contribute to the mass transfer process. We employ a Math Zehnder interferometer to monitor the mass transfer process of a water droplet in EAFP protein solution under micro- gravity condition provided by the Satellite Shi Jian No 8, A series of the evolution charts of mass distribution during the diffusion process of the liquid droplet are presented and the relevant diffusion coefficient is determined.     

基于遗传算法的SOBER-SJ10池沸腾传热研究

基于遗传算法构建了沸腾过程中加热固壁一维瞬态导热反问题计算方法,采用具有精确解的半无限瞬态导热问题构造了一个校核算例,验证了该算法具有较高的准确度和抗干扰能力,能够准确反演计算沸腾传热瞬态热流密度。基于该算法分析了 SOBER-SJ10地面和空间实验中沸腾传热特性,结果表明微重力环境中单相传热被严重抑制,热流密度远小于地面数值;不同重力条件下核态沸腾传热曲线落在同一位置,显示出低热流密度时核态沸腾传热具有某种重力无关特征;但微重力条件下核态沸腾曲线起始于远低于地面的热流密度,同时在远比地面小的热流密度值时达到临界热流状态,并转变为过渡沸腾模式。     

微重力环境下Marangoni对流的有限元数值模拟

本文以悬浮区为背景研究液桥中气液交界面上由表面张力所驱动的流体对流。我们采用有限元方法对轴对称、定常运动方程,能量方程,自由面切向、法向应力平衡条件迭代求解,首次考虑了边界形状的影响,得到了自洽的流区位形和流场、温度场、表面压强分布。一般说来,流区自由面呈弯月形。结果表明,只要表面张力数 C_a<1,静态平衡的流区位形就是动态情况的良好近似。本文还分析了C_a数及G_r 数对流区位形的影响,得到了不同 M_a 数及散热条件下的温度场和流函数分布。