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目录 1

第一章 微重力流体科学概论 1

一、微重力科学与微重力流体科学 1

1 微重力环境 1

2 重力的影响 2

3 微重力流体科学的发展 4

二、微重力流体力学概述 5

1 对流 5

2 扩散及输运现象 9

3 液滴和气泡动力学 10

4 多相流过程 12

5 残余重力效应 13

6 其他流体力学问题 14

三、微重力物理化学概述 15

1 临界现象 15

3 分散体悬浮系统 16

2 燃烧 16

4 晶体生长的物理化学问题 17

四、微重力流体科学的研究途径 18

1 微重力研究的一般途径 18

2 微重力实验手段 20

参考文献 23

第二章 基本方程组和流体运动特性 24

一、引言 24

二、连续性方程和迁移方程 25

三、动量方程 27

1 流体的粘性——Reynolds应力 27

2 动量守恒定律 29

3 Navier-Stokes方程 30

四、能量方程 31

1 总能量方程 31

2 动能方程 31

4 粘性耗散函数 32

3 内能方程 32

6 不可压流体的导热方程 33

5 Fourier定律及另外二种形式的能量方程 33

五、Newton流体的运动方程组及定解条件 35

1 基本方程组和适定性 35

2 定解条件 36

六、Boussinesq近似及适用范围 43

七、相似律和无量纲参数 48

1 利用Buckinghan？定理导出相似参数 49

2 微重力流体力学的有关物理量和无量纲参数 50

参考文献 52

第三章 毛细现象以及界面的平衡和稳定 54

一、引言 54

二、表面张力的物理描述 55

三、液体射流的表面不稳定 60

1 基本方程组和基态 62

3 本征值方程及其解 63

2 小扰动的线性化方程 63

四、等温条件下液桥的平衡位型和稳定 66

1 表面张力作用下的平衡条件 66

2 毛细稳定性 68

3 旋转稳定性 71

五、液桥的流体动力学稳定理论 72

1 基本假设和液桥的平衡条件 73

2 稳定问题的数学提法 73

3 液桥的Liapunov稳定理论 75

4 特殊情形（Ω0=μ=0）以及纯半波不稳定（n=1,m=1） 77

5 小扰动方程的变分方程 78

6 小Weber数和大Reynolds数情形的不稳定发展率 79

7 液桥微重力实验的结果的分析 80

8 讨论和结论 81

参考文献 82

1 自由面不变形时的小扰动分析 84

第四章 对流和扩散 84

一、Pearson对流 84

2 自由面可变形情形 88

3 非线性理论 91

4 多层不混溶液体系统 93

二、热毛细对流 95

1 矩形容器中的热毛细对流 96

2 柱形液桥的热毛细对流 99

3 半浮区液桥热毛细对流的数值模拟 100

4 薄层液体的热毛细对流 102

三、热毛细振荡对流的实验研究 105

1 液桥内部的温度振荡 105

2 热毛细对流的表面振荡 109

3 综合测量 111

四、热毛细对流的振荡机理 113

1 热流体波不稳定性 114

2 表面波不稳定性 118

3 有限高度液桥的线性不稳定性 120

4 三维不定常数值模拟 122

5 重力的影响 124

6 一种非稳定性理论 124

7 关于振荡的激发机制 125

参考文献 126

第五章 液滴动力学 128

一、等温液滴动力学 128

1 球形液滴的振荡 128

2 不混溶液体中球形液滴的振荡 131

3 弱非线性理论 134

4 实验模拟 137

二、非等温液滴的Marangoni迁移 139

1 定常线性化理论（小Reynolds数，小Marangoni数） 139

2 非线性理论 140

3 实验结果 142

三、液滴和气泡的相互作用 147

1 双气泡的轴对称理论 147

2 多液滴的轴对称理论 149

四、旋转液滴的演化序列和分叉理论 153

1 旋转液滴的演化 153

2 旋转液滴的Thomson-Tait稳定准则 154

3 长期稳定性和动力稳定性 155

4 长期稳定性真实性的实验证明 156

5 结论 159

参考文献 159

第六章 微重力材料流体力学 161

一、晶体生长过程 161

二、纯扩散过程 163

1 一维扩散过程 163

2 二维扩散过程 164

3 固－液界面弯曲对径向分凝的影响 166

三、浮区晶体生长 169

1 浮区的热毛细对流 171

2 浮区的熔质毛细对流 174

3 浮区对流的振荡特征（小Prandtl数对流） 177

4 耦合过程 180

四、溶液晶体生长 182

1 溶液晶体生长的相变界面过程 182

2 一维纯扩散过程 184

3 准定常溶液晶体生长过程 185

4 不定常溶液生长过程 188

五、气相晶体生长 192

1 气相晶体生长过程 193

2 一维模型 195

3 物理气相输运中的对流效应 196

4 化学气相沉积（CVD）过程 198

参考文献 201