天宫课堂

2013年6月20日上午10时,浩瀚太空中,我国女航天员王亚平在距离地面约300公里的天宫一号上为青少年进行了一次太空授课,这使她成为中国首位"太空教师"。这是全球第二次太空授课,第一次是2007年,美国女航天员芭芭拉·摩根(Barbara Morgan)在国际空间站上通过视频给地面上的学生们上了25分钟课,主要是展示航天员在太空怎样运动、如何喝水等情景。而此次王亚平的太空授课,着重通过实验演示了失重环境下的一些物理现象。地面课堂设在人大附中,来自北京16所学校的335名学生参加了太空授课,     

气泡热毛细迁移的空间实验研究

分析了搭载于中国第 22颗返回式卫星上气泡热毛细迁移的实验结果. 考虑到液池上部存在未被排出的气泡, 首先通过 6 个测温点的温度数据, 并结合数值模拟的方法对温度场进行了修正. 单个气泡热毛细迁移的数据显示本次实验的Ma数范围达到98.04～9288, 极大地扩展了国际上实验获得的Ma数的上限. 并获得多组双气泡迁移相互作用位移、速度曲线. 通过分析双气泡热毛细迁移时相互影响的实验结果, 证实了热毛细迁移中小气泡被大气泡超越时会引起小气泡迁移速度的降低, 在两气泡半径比比较大的情况下, 小泡迁移可能会出现短暂的停滞.     

晶体生长过程中的浮力对流现象研究

将实时相移Mach—Zehnder干涉技术与成像技术相结合，应用计算机技术、图象处理技术完成对NaClO3晶体的实时诊断，实时观测了NaClO3晶体溶解和结晶过程，得到了该过程的溶解条纹和生长条纹，反演计算出该过程的浓度场分布，同时分析了晶体生长过程中由重力引起的浮力对流现象，实验证明了这种对流现象直接影响着晶体各个晶面的生长速率．     

热毛细对流自由表面特征

在流体力学领域, 流体自由面变化是非常重要的物理现象. 研究了矩形池内由液池两端温度差引起的热毛细对流的流体表面变形和表面波问题. 该液池的水平横截面尺寸为52 mm ´ 42 mm, 液池内盛有液层厚度为3.5 mm的1000号硅油. 实验过程中液池两端温度差逐渐增加, 液层内流体的流动从稳定的对流逐渐转变为不稳定状态. 实验中将Michelson光学干涉测量技术与图像处理技术相结合, 发展形成一种实时诊断流体表面形貌的实验测量系统. 应用Fourier变换方法对激光干涉条纹图像进行了计算和分析, 得到了流体表面变形和表面波的定量的实验结果. 实验结果表明在热毛细对流的发展过程中, 首先出现流体的表面变形, 液池两端温度差达到一定值之后, 在该变形的基础上, 会有表面波的信息叠加在其中, 该表面变形和表面波与流体的温度梯度、表面张力等有直接的关系; 表面波隐藏在表面变形内.     

中国微重力流体科学的空间实验研究

微重力流体物理是微重力科学的重要组成部分, 包括简单流体的许多新体系、气/液两相流动和传热以及复杂流体力学. 微重力流体物理除其本身学术和应用的重要意义外, 还与微重力燃烧学、空间生物技术和空间材料科学密切结合, 促进了交叉学科的发展. 利用我国返回式卫星和神舟飞船, 进行了一批微重力科学的空间实验, 使我国微重力科学迅速进展. 本文主要介绍近10年来我国微重力流体科学的空间实验研究和主要学术成果.