蒸發液滴空間實驗研究范文

本站小編為你精心準備了蒸發液滴空間實驗研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《力學與實踐雜志》2015年第六期

摘要：

實踐十號蒸發對流實驗以微重力環境中的蒸發相變流體界面過程為主要研究內容，利用空間微重力條件下浮力對流消失和熱毛細對流起主導作用的特殊環境，實驗研究置于加熱底板的蒸發液滴相變過程中表面蒸發與表面張力驅動對流的耦合機理。利用研制的空間蒸發對流裝置完成了在軌工況的科學匹配實驗，得到了不同工況（溫度、液滴大小、加熱底板材料）下蒸發液滴形貌和熱流量、蒸發速率等變化規律。為后續空間實驗結果的比對分析提供了前期結果。

關鍵詞：

液滴，相變傳熱，熱毛細效應，微重力，空間實驗

1、科學實驗的研究目標和研究意義

“蒸發與流體界面效應空間實驗研究”（SJ-10-A1-1）是我國實踐十號科學實驗衛星的微重力流體物理實驗項目之一，項目前期與法國空間研究中心（CNES）開展了IMPACHT合作項目的落塔和失重飛機等聯合實驗研究[1-2]。該項目針對空間應用兩相流體與傳熱系統的工程背景和國際微重力流體物理研究熱點，利用空間長時間微重力環境研究具有蒸發相變界面的流體系統熱、質傳輸特性，實驗觀測研究液滴蒸發過程中的相變蒸發效應與表面張力驅動對流的相互作用規律。主要科學研究內容如下：（1）利用微重力條件，獲得“蒸發-熱毛細對流”界面熱、質輸運的實驗結果，認識空間蒸發界面現象和傳熱傳質的特殊規律；（2）研究重力變化對蒸發相變傳熱過程的影響，為相關空間兩相系統與相變傳熱的工程應用提供基礎理論。

2、空間實驗的研究內容簡介

本項目將利用所研制的蒸發對流空間實驗裝置系統（“蒸發對流箱”），搭載SJ10衛星開展空間長時間微重力環境下蒸發液滴相變傳熱過程中的熱質傳輸特性，觀測液滴蒸發傳熱過程與表面張力驅動對流的耦合作用現象。實現空間微重力環境中的附壁（控溫固壁底座）液滴成形和蒸發過程；實現空間蒸發液滴實驗參數（如底座加熱溫度溫度、液滴注入體積、蒸發氣體環境等）的在軌控制，達到預定實驗工況，觀測空間液滴蒸發過程中的形貌與接觸角變化，獲得空間液滴蒸發速率、熱流量和溫度等科學實驗數據。

3、空間實驗裝置與地面對比實驗

研究項目組已完成了空間蒸發對流實驗裝置系統的電性件、鑒定件和飛行件（見圖1-2）研制工作，分別完成了相關的系統級試驗和地面科學匹配實驗，獲得了地面蒸發液滴形貌變化（見圖3-4）等科學實驗結果，并將與未來的在軌空間實驗結果進行比對分析，定量分析重力變化對蒸發傳熱傳質規律的影響。

4、結論

本項空間實驗可望獲得寶貴的科學實驗數據，所獲得的微重力環境中流體相變傳熱基本現象和特殊規律的研究結果，將豐富流體復雜界面動力學與相變傳理論，并為深空探測與載人航天工程中的空間熱流體設備設計開發提供理論依據。

作者：解京昌 朱志強 林海 陳雪 徐國峰 高源 單位：中國科學院力學研究所 中國科學院大學