Summary
En protokol for rummet nyttelast design, rummet eksperiment på termopillær konvektion, og analyser af eksperimentelle data og billeder præsenteres i dette papir.
Abstract
Termosøjleikonvektion er et vigtigt forskningsemne i mikrotyngdekraftsvæskefysik. Den eksperimentelle undersøgelse af overfladebølger af termosøjleformet konvektion i en ringformet væskepulje er et af de 19 videnskabelige forsøgsprojekter på Satellitten SJ-10. Præsenteret er et design for en nyttelast for plads eksperimentelle undersøgelse af termosøjlei konvektion, der omfatter den eksperimentelle model, målesystem, og kontrolsystem. Detaljerne for konstruktion af en forsøgsmodel af en ringformet væskepulje med variable volumenforhold er fastsat. Væsketemperaturerne registreres af seks termoelementer med en høj følsomhed på 0,05 °C på forskellige steder. Temperaturfordelingerne på den væskefrie overflade opfanges ved hjælp af et infrarødt termisk kamera. Den frie overfladedeformation detekteres af en forskydningssensor med en høj nøjagtighed på 1 μm. Den eksperimentelle proces er fuldt automatiseret. Forskningen er fokuseret på termosøjleagtig svingningsfænomener på den væskefri overflade og konvektive mønsterovergange gennem analyser af eksperimentelle data og billeder. Denne forskning vil være nyttigt at forstå mekanismen for termopillær konvektion og vil give yderligere indsigt i de ikke-lineære egenskaber, flow ustabilitet, og tvedel overgange af termosøjlestol konvektion.
Introduction
Under mikrotyngdekraftsforhold i rummet præsenteres mange interessante fysiske fænomener på grund af fraværet af tyngdekraften. I en væske med en fri overflade findes der et nyt flowsystem (dvs. termosøjleagtigt flow), som skyldes temperaturgradienten eller koncentrationsgradienten. Forskellig fra traditionel konvektion på jorden, termopillær konvektion er et allestedsnærværende fænomen i rummet miljøer. Da det er et meget vigtigt forskningsemne i mikrotyngdekraftsvæskefysik, er der udført en række eksperimenter både i rummet og på jorden. For nylig blev der udført rumeksperimentelle undersøgelser af termopillær konvektion på SJ-10-satellitten, der kan genvindes. Rumeksperimentets nyttelast bestod af otte systemer, nemlig et flydende eksperimentsystem, væskelagrings- og indsprøjtningssystem, temperaturstyringssystem, termoelementmålesystem, infrarødt termisk kamera, forskydningssensorer, CCD-billedanskaffelsessystem og elektrisk styresystem, som vist i figur 1 (venstre). Rumeksperimentet nyttelast en forskning i overfladebølger af termosøjlekonvektion er vist i figur 1 (til højre). Denne undersøgelse fokuserede på ustabiliteten af flow, svingningsfænomener og overgange, som er vigtige egenskaber i overgangsprocessen fra laminarflow til kaos. Undersøgelser af disse grundlæggende emner har stor betydning for forskning vedrørende stærk ikke-lineær flow.
I modsætning til opdrift konvektion drevet af volumen kraft, termopillær konvektion er et fænomen forårsaget af overfladespænding i grænsefladen mellem to ufejlbare væsker. Omfanget af overfladespænding ændringer med nogle skalar parametre, herunder temperatur, opløst koncentration, og elektrisk felt styrke. Når disse skalarfelter fordeler ujævnt i grænsefladen, vil der være en overfladespændingsgradient på den frie overflade. Væsken på den frie overflade er drevet af overfladespændinggradienten for at bevæge sig fra placeringen med mindre overfladespænding til det med større overfladespænding. Dette flow blev først fortolket af en italiensk fysiker, Carlo Marangoni. Derfor blev det navngivet "Marangoni effekt"1. Marangoni flow på den frie overflade strækker sig til den indre væske ved viskositet og som et resultat genererer, hvad der er kendt som Marangoni konvektion.
Strengt taget, for det flydende system med en fri overflade, termopillær konvektion og opdrift konvektion altid vises samtidigt under normal tyngdekraft. Generelt, for en makroskopisk konvektive system, termopillær konvektion er en mindre effekt og er normalt ignoreret i forhold til opdrift konvektion. Men under betingelse af en lille konvektive system eller i mikrotyngdekraften miljø, opdrift konvektion vil blive stærkt svækket, eller endda forsvinde, og termopillær konvektion vil blive dominerende i flow-systemet. I en længere periode har forskningen været fokuseret på konveture i makroskala på grund af begrænsningerne i menneskelige aktiviteter og forskningsmetoder2,3,4. Men i de seneste årtier, med den hurtige udvikling af moderne videnskab og teknologi såsom rumfart, film, MEMS, og ikke-lineær videnskab, behovet for yderligere forskning i termopillær konvektion er blevet stadig mere presserende.
Undersøgelser vedrørende mikrotyngdekrafthydrodynamik har stor akademisk betydning og anvendelsesmuligheder. Mange dynamiskister, fysiske kemikere, biologer og materialer forskere har samlet for at arbejde på dette område. Kamotani og Ostrach afsluttede eksperimenter med termosøjleformet konvektion i en ringformet væskepulje under mikrotyngdekraftsbetingelser2,,5,,66,7,8 og observerede jævnstrøm, oscillatorisk flow og kritiske forhold. Schwabe et al. studerede opdrift-termopillær konvektion i en lignende ringformet flydende pulje3,9 og fandt, at oscillatoriske flow først optrådte som termosøjleibølger, og derefter vendte sig til en mere kompleks flow med stigningen i temperaturforskellen. I 2002 rapporterede Schwabe og Benz et al. en gruppe forsøg med termosøjleformet konvektion i en ringformet væskepulje udført på den russiske FOTON-12 satellit4,10. Deres rumeksperimentelle resultater var i overensstemmelse med eksperimentelle resultater på jorden. Nogle japanske forskere udførte tre serier af eksperimenter på flydende bro termosøjlei konvektion, opkaldt Marangoni Experiment in Space (MEIS), på Den Internationale Rumstation11,12,13. Nogle eksperimentelle udstyr, herunder kameraet, termisk imager, termoelement sensorer, og 3D-PTV og fotokromisk teknologi, blev anvendt i disse tre opgaver. De kritiske betingelser for termosøjlekonvektion ved forskellige højde-bredde-forhold blev bestemt, og tredimensionale (3D) flowstrukturer blev observeret.
I løbet af de sidste 30 år har mikrotyngdekraftvidenskab gennemgået en produktiv udvikling i Kina14,15,16, og der er udført en række mikrotyngdekraftseksperimenter i rummet17,18. Inden for flydende fysik, den første mikrotyngdekraft eksperiment var studiet af to-lags væske på SJ-5 genindvindelige satellit i 1999, og flowstruktur blev opnået ved partikel sporing metode14. I 2004 blev undersøgelsen om termopillær migration af en dråbe udført på SZ-4, og forholdet mellem migration hastighed og kritiskmach (Ma) nummer blev opnået15,16. I 2005 blev den eksperimentelle undersøgelse af multi-boble termopillær migration udført på JB-417, og migrationsreglerne blev opnået som Ma-nummeret blev øget til 8.000. I mellemtiden blev problemer som boblesammenlægning også undersøgt. I 2006 blev undersøgelsen om diffusionmasseoverførsel udført på Satellitten SJ-8, der kunne genvindes, mach-Zehnder-interferometeret blev først anvendt i rumeksperimentet, processen med masseoverførsel af diffusion blev observeret, og diffusionskoefficienten blev evalueret18.
I de senere år er der gennemført en række eksperimentelle jordundersøgelser med fokus på svingninger og tofurcationprocesser i termosøjlekonvektion, og den koblede effekt af opdrift og termosøjlekraft er blevet analyseret. Eksperimentelle resultater viser , at opdriften ikke kan ignoreres i forsøg på jorden , da den spiller en dominerende rolle i mange tilfælde19,20,21,22. I 2016 blev der udført to mikrotyngdekraftsforsøg for at forske i termopillær konvektion i den flydende bro på TG-2 og termopillær konvektion i den ringformede væskepulje på SJ-10-satellitten23,24. Dette papir introducerer den eksperimentelle nyttelast af termopillær konvektion på SJ10, og rummet eksperiment resultater. Disse metoder vil være nyttige i at udforske mekanismen for termopillær svingninger.
For at observere den konvektive mønsterovergang, temperatursvingninger og væskefri overfladedeformation, seks termoelementer, et infrarødt termisk kamera og en forskydningssensor til kvantificering af frekvens, amplitude og andre fysiske mængder af svingningen blev anvendt. Gennem undersøgelser af svingninger og overgang i termosøjlekonvektion i rummet kan termosøjlekonvektionsmekanismen i mikrotyngdekraftsmiljøet, som giver videnskabelig vejledning for materialevækst i rummet, opdaget og forstået. Desuden vil teknologiske gennembrud i sådanne rumeksperimenter, såsom teknikker til vedligeholdelse af flydende overflader og væskeindsprøjtning uden bobler, yderligere øge enkelheden og det tekniske niveau af mikrotyngdekraftseksperimenter i væske Fysik.
Dette papir introducerer nyttelastudvikling og rumeksperiment af termopillær overflade bølge projekt udført på SJ-10 videnskabelige eksperimentelle satellit. Som et rumeksperiment nyttelast, denne termopillær konvektion ssystem har en stærk anti-vibration evne til at forhindre voldelige chok, især under satellit opsendelsesprocessen. For at opfylde kravene til fjerndrift styres rumeksperimentprocessen automatisk, og rumforsøgsdata kan overføres til rumfartøjets jordsignalmodtagerstation og derefter til forskernes eksperimentelle Platform.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Forsøgssystemets udformning og forberedelse
- Konstruktion af ringformede flydende pool.
- Der bygges en kobberringformet væskepulje, der måler Ri = 4 mm i inderdiameter og Ro = 20 mm i yderdiameter og d = 12 mm i højden.
- Brug en polysulfonplade, der måler RP = 20 mm i diameter som bunden af den flydende pool (se Materialetabel).
- Bor et lille hul, der måler φ = 2 mm i diameter tæt på indervæggen (6 mm væk fra midten af cirklen) som hullet til væskeindsprøjtning.
- Vedligehold grænsefladen.
- Tilføj skarpe hjørner (45° vinkler) på inder- og ydervæggene(Figur 2).
- Påfør anti-krybende væske21 (se Materialetabel) på de indre og ydre vægge i en højde, der er større end 12 mm.
- Forbered opbevaringssystemet af fungerende væske.
- Vælg 2cSt silikoneolie som arbejdsvæske (se Materialetabel).
- Brug en hydraulisk cylinder som beholder til opbevaring af silikoneolien (se Materialetabel).
- Indsprøjt arbejdsvæsken til hydraulikcylinderen ved hjælp af den boblefrie teknik før start.
BEMÆRK: Bobler, der er ophængt i arbejdsvæsken, vil resultere i, at forsøget mislykkes.- Gassen udledes i silikoneolien ved opvarmning af væsken til 60 °C og tryk <150 Pa i ca. 6 timer.
- Støvsug væskeopbevaringssystemet, indtil dets tryk er <200 Pa.
- Aflad ventilen, så silikoneolien kan fylde den støvsugede cylinder uden gas (figur 3).
- Indstil injektionssystemet for arbejdsvæsken.
- Vælg en trinmotor for at drive injektionen eller sugningen af væske (se Materialetabel).
- Påfør en magnetventil for at styre indsprøjtningssystemetstænd/sluk-knap (se Materialetabel).
- Tilslut trinmotoren til væskecylinderen ved hjælp af en universalsamling (figur 4).
- Tilslut den flydende cylinder, magnetventilen og injektionshullet successivt med et rør, der måler 4 mm i den ydre diameter.
2. Etablering af temperaturstyringssystemet
- Den indvendige cylinder blandes med en varmefilm (modstand Rt = 14,4 ± 0,5 Ω) og temperaturen Ti med et Termoelement af K-typen (se Materialetabel).
- Sæt seks kølespåner symmetrisk (hver to spåner er forbundet parallelt som en gruppe, og tre grupper er forbundet i en serie) til den ydre væg og få den ydre vægtemperatur To ved hjælp af et ekstra Dobbeltkantelement af K-typen.
BEMÆRK: Temperaturforskellen er ΔT = Ti - To.
3. Etablering af målesystemet
BEMÆRK: Alle enheder kan styres af software.
- Placer seks termoelementer(T1 - T6) inde i væskepuljen for at måle temperaturerne på forskellige punkter. Det detaljerede layout er vist i figur 5.
- Placer det infrarøde kamera direkte over væskeoverfladen, og drej objektivet for at justere fokus og indsamle oplysninger om temperaturfeltet på den væskefri overflade (se Materialetabel).
- Fortrængningssensoren justeres for at måle forskydningen af et bestemt punkt (r = 12 mm) på væskeoverfladen (se Materialetabel).
BEMÆRK: Laserfortrængningssensoren anvendes til denne nyttelast for at opnå en 100 μs højhastighedsprøvetagning, som er en ultrahøj præcisionsmålemetode med en opløsning på 1 μm og en linearitet på ± 0,1% FS. - Brug CCD-kameraet til at fokusere på væskeoverfladen og registrere ændringen af den frie overflade (se Materialetabel, figur 6).
BEMÆRK: Antallet af effektive pixels er 752 x 582, og den mindste belysning er 1,6 Lux/F2.0.
4. Eksperimentel proces
- Start softwaren til eksperimentkontrol, og tænd for tænd/sluk-knappen.
- Udfør væskeindsprøjtningen.
- Påfør 12 V på magnetventilen for at åbne den.
- Tænd for motorknappen for at skubbe motoren et trin på 2.059 mm og indsprøjte 10.305 ml silikoneolie i væskebassinet.
- Sluk for magnetventilen sat i gang for at lukke magnetventilen.
- Udfør lineær opvarmning.
- De eksperimentelle betingelser indstilles således: varmemåltemperatur Ti = 50 °C afkølingsmåltemperatur To = 15 °C og varmehastighed = 0,5 °C/min.
- Indsaml data.
- Indstil de tilsvarende prøvetagningsfrekvenser for den infrarøde billedmaskine, termoelementer, forskydningssensor og CCD til henholdsvis 7,5 Hz, 20 Hz, 20 Hz og 25 Hz.
- Klik på knappen for dataindsamlingssystemet, og overvåg temperatur, forskydning og andre oplysninger ved hjælp af computersoftwaren (Figur 7).
- Sluk for tænd/sluk-knappen.
BEMÆRK: Vent 1 time, så temperaturerne i de varme og kolde ender er lig med omgivelsestemperaturen for det følgende eksperiment.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Det nøjagtige volumenforhold blev defineret, og den flydende overfladetopografi blev rekonstrueret baseret på de billeder, der blev taget af CCD'en. Den kritiske ustabilitetstilstand blev bestemt, og svingningsegenskaberne blev undersøgt gennem analyser af enkeltpunktstemperatursignaler og forskydningsoscillerende signaler. Strukturen af flowfeltet blev opnået, og overgangen af flowmønsteret blev bestemt gennem ændringen af det infrarøde billede med tiden. Flowegenskaberne, flowmekanismen og tofurcationovergangen kan også undersøges ved hjælp af omfattende analyser af flere eksperimentelle resultater.
Der er opnået infrarøde termiske billeder for at visualisere temperaturfordelingerne på den væskefri overflade i termosøjlekonvektion. Der er observeret en række svingende strømningsmønstre, som omfatter radiale svingninger eller omskæringsrotationer mod uret/mod uret (figur 8). Termopillær flow først mister sin stabilitet og overgange til radiale svingninger, og derefter at circumferentially roterende bølger. Det er blevet konstateret, at stabil termosøjlei konvektion udvikler sig til en stående bølge, så en rejse bølge, og endelig til koblingen tilstand rejser bølge og stående bølge.
Temperaturerne forskellige steder i termosøjlen flow system blev målt med termoelementer på visse volumenforhold (Vr = 0,715). Figur 9 (til venstre) viser, at temperaturen inde i væsken steg lineært, efterhånden som temperaturforskellen steg. Temperaturfeltet svingede med jævne mellemrum, når temperaturforskellen overstiger en vis tærskel, hvilket indikerer, at termosøjlekonvektionen udviklede sig fra en stabil tilstand til en oscillatorisk tilstand. Hertil kommer, at amplituden af oscillatory temperatur voksede som flow feltet udviklet sig. Spektrumanalysen i figur 9 (til højre) viser, at den kritiske svingningsfrekvens var 0,064 Hz.
Deformationen af den væskefri overflade blev først undersøgt ved direkte målinger. Ved at sammenligne et stort antal deformationsdata for den frie overflade målt ved forskydningssensoren og væskedataene målt af termodelene blev det observeret, at overfladedeformationen og temperaturfeltet i væsken begyndte at svinge på samme tid og med samme frekvens (figur 10).
Figur 1: Plads eksperimentel nyttelast. (Venstre) Skematisk af nyttelasten. (Højre) Billede af indlæsningen af rumeksperimentet. Termosøjlekonvektionen kan observeres ved hjælp af det infrarøde kamera, CCD og forskydningssensoren. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: Skematisk og billede af den ringformede væskepulje. Når der var en temperaturforskel mellem de to ender, termopillær konvektion blev genereret inde i ringformede flydende pool. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: Vakuumfyldningsanordning og påfyldningsprocessen. Denne procedure, der blev udført før lanceringen, sikrede, at der ikke blev genereret bobler i væsken under rumforsøgene. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: Skema af forbindelsen mellem steppermotor og cylinder. Silikoneoliens udladning fra eller sugning til cylinderen kan realiseres ved at styre trinpermotorens tryk/trækkontakt. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5: Termoelementers installationssteder. Temperatursignaler i forskellige højder og azimuthal vinkler kan analysere de rejsende bølge egenskaber. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6: CCD-billede af den ringformede væskepulje (sag 13, Vr = 0,715). Om væskeniveauet klatrer eller ej, kan identificeres af billedet. Volumenforholdet kan også opnås ved kantbehandling af billedet. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 7: Temperaturkontrolkurven i realtid (sag 13, Vr = 0,715). Dette er en lineær opvarmningstilstand med en hastighed på 0,5 °C/min. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 8: Temperaturfelt på den frie overflade i en periode (sag 13, Vr = 0,715). (A) Infrarøde termiske billeder af hydroterm-bølgen. (B) Tilsvarende 3D-grafer af (A). CC) Tilsvarende periodiske billeder af originale billeder i (A). Den kolde zone og den varme zone vises skiftevis parvis. Rød = høj temperatur; blå = lav temperatur. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 9: Temperaturmålinger (sag 13, Vr = 0,715). (Venstre) Temperatursvingninger med stigningen i temperaturforskellen. (Højre) Tilsvarende kritisk frekvensspektrum af signaler i (A). PSD = Effektspektral tæthed. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 10: Oscillationsmålinger af den væskefri overflade (sag 13, Vr = 0,715). (Venstre) Forskydning med stigningen i temperaturforskellen. (Højre) Tilsvarende frekvensspektrum af signaler i venstre panel. Når temperaturforskellen overstiger en vis tærskel, vil forskydningen svinge med jævne mellemrum, og amplituden stiger, efterhånden som temperaturforskellen stiger. Klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
På grund af begrænsningen af rumressourcerne er udstyrets volumen som helhed kun 400 mm × 352 mm × 322 mm med en vægt på kun 22,9 ± 0,2 kg. Dette er meget ubelejligt, når du udvælger og udstikker forsøgsanordninger, og etableringen af flowsystemet bliver det kritiske skridt. Derfor er den stigende temperaturforskel sat i to ender af væskepuljen, så væsken kan generere en række flowfænomener. For at observere hele processen med konvektionen fra stabil til svingning i et enkelt eksperiment vælges 2cSt silikoneolie som arbejdsvæske på grund af dens gennemsigtighed og passende fysiske parametre. Hertil kommer, på grund af overfladespændingen, er den flydende overflade buet. Forskydningssensorens observationspunkt skal være i midten af de indre og ydre diametre.
Ved at forsømme fejl forårsaget af fysiske egenskaber kan usikkerheden ved forsøgsparametrene opnås. Den syntetiske standardusikkerhed for den kritiske tærskel for termosøjlekonvektionen blev vurderet til at være 1,11 %. Usikkerheden ved volumenforholdet forårsaget af faktorer, herunder væskefordampning og volumenaflæsning, ligger inden for 4,00 %, hvoraf de standardtilfældige usikkerheder forårsaget af temperaturmålinger og geometriske dimensioner af væskepuljen er henholdsvis 0,05 °C og 0,01 mm. Den afstand, som trinmotoren har realiseret til væskeindsprøjtning/sugning, og motorens mindste bevægelsesenhed er 1 tæller = 3,5 × 10-6 mm. Kombineret med de usikkerheder, der er indført ved væskeindsprøjtning/sugning og geometriske dimensioner af væskepuljen, er den endelige syntetiske usikkerhed for volumenforholdet 4,07%.
Der er kun opnået 23 grupper af værdifulde rumforsøgsdata på grund af satellittens begrænsede flyvetid, og der er endnu ikke udført forsøg med en stor temperaturforskel (over 40 °C). Hertil kommer, på grund af begrænsningaf rumressourcer, modellen mangler rotation funktion i forhold til den virkelige industrielle krystal vækstmetode.
Med hensyn til udvikling af udstyr er der løst to centrale problemer, nemlig vedligeholdelsen af den væskefri overflade og væskeindsprøjtningen uden bobler, som begge spiller en central rolle i den vellykkede gennemførelse af rumeksperimenter. Disse to nøgleteknologier er også blevet anvendt med succes på efterfølgende rumeksperimenter, såsom i Tiangong-2 rummission, og vil også blive anvendt til yderligere rumeksperimenter i fremtiden.
Den eksperimentelle enhed og observation metode baseret på SJ10 termosøjlei konvektion kan give et videnskabeligt grundlag og teknisk støtte til studiet af væskemekanik, mikrotyngdekraft fysik, reelle industrielle krystal vækst, og muligvis mange andre mange applikationer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Vi har intet at afsløre.
Acknowledgments
Der er mange deltagere, der har bidraget til det arbejde, der er rapporteret i dette papir, herunder alle medlemmer af vores projektteam, samt nogle mennesker fra Astronauts forsknings-og træningscenter (ACC) og Neusoft.
Dette arbejde er finansieret af den strategiske prioritet Forskningsprogram om Space Science, Kinesiske Academy of Sciences: SJ-10 Erstattes Videnskabelige Eksperiment Satellite (Grant No. XDA04020405 og XDA04020202-05) og af den fælles fond af National Natural Science Foundation of China (U1738116).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| anti-creeping liquid | 3M | EGC-1700 | |
| CCD | WATTEC | WAT-230VIVID | |
| Displacement sensor | Panasonic | HL-C1 | |
| Heating film | HongYu | 125 Q/W335.1A | |
| Hydraulic cylinder | FESTO | ADVU-40-25-P-A | |
| Infrared camera | FLIR | Tau2 | |
| LED | 693 Institute | 10257MW7C | |
| Montor | PI | M-227 | |
| Montor controller | PI | C-863 | |
| Pipe, 4mm | FESTO | PUN-4X0,75-GE | |
| polysulfone plate | 507 Institute | ||
| Refrigeration chip | Zhongke | 9502/065/021M | |
| Silicon oil, 2cSt | Shin-Etsu | KF-96 | |
| Solenoid | FESTO | MFH-2-M5 | |
| Temperature controller | Eurotherm | 3304 | |
| Thermocouple, K-type | North University of China | ZBDX-HTTK |
References
- Scriven, L. E., Sternling, C. V.
- Kamotani, Y., Chang, A., Ostrach, S. Effects of heating mode on steady antisymmetric thermocapillary flows in microgravity. Heat Transfer in Microgravity Systems, Trans. American Society of Mechanical Engineers. 290, https://heattransfer.asmedigitalcollection.asme.org/ 53-59 (1994).
- Benz, S., Schwabe, D. The three-dimensional stationary instability in dynamic thermocapillary shallow cavities. Experiments in Fluids. 31, 409-416 (2001).
- Schwabe, D. Buoyant-thermocapillary and pure thermocapillary convective instabilities in Czochralski systems. Journal of Crystal Growth. 237-239, 1849-1853 (2002).
- Kamotani, Y., Ostrach, S., Pline, A. Analysis of velocity data taken in surface tension drivenconvection experiment in microgravity. Physics of Fluids. 6, 3601-3609 (1994).
- Kamotani, Y., Ostrach, S., Pline, A. A thermocapillary convection experiment in microgravity. Journal of Heat Transfer. 117, 611-618 (1995).
- Kamotani, Y., Ostrach, S., Pline, A. Some temperature field results from the thermocapillary flow experiment aboard USML-2 spacelab. Advances in Space Research. 22, 1189-1195 (1998).
- Kamotani, Y., Ostrach, S., Masud, J. Microgravity experiments and analysis of oscillatory thermocapillary flows in cylindrical containers. Journal of Fluid Mechanics. 410, 211-233 (2000).
- Schwabe, D., Benz, S., Cramer, A. Experiment on the Multi-roll-structure of thermocapillary flow in side-heated thin liquid layers. Advances in Space Research. 24 (10), 1367-1373 (1999).
- Schwabe, D., Benz, S. Thermocapillary flow instabilities in an annulus under microgravity results of the experiment MAGIA. Advances in Space Research. 29, 629-638 (2002).
- Kawamura, H., et al. Report on Microgravity Experiments of Marangoni Convection Aboard International Space Station. Journal of Heat Transfer. 134 (3), 031005 (2012).
- Sato, F., et al. Hydrothermal Wave Instability in a High-Aspect-Ratio Liquid Bridge of Pr > 200. Microgravity Science and Technology. 25 (1), 43-58 (2013).
- Yano, T., et al. Instability and associated roll structure of Marangoni convection in high Prandtl number liquid bridge with large aspect ratio. Physics of Fluids. 27 (2), 024108 (2015).
- Yao, Y. L., Liu, Q. S., Zhang, P., Hu, L., Liu, F., Hu, W. R. Space Experiments on Thermocapillary Convection and Marangoni Convection in Two Immiscible Liquid Layers. Journal of the Japan Society of Microgravity Application. 15, 394-398 (1998).
- Zhang, P., et al. Space experimental device on Marangoni drop migrations of large Reynolds numbers. Science in China. 44 (6), Series E. 605-614 (2001).
- Xie, J. C., Lin, H., Zhang, P., Liu, F., Hu, W. R. Experimental investigation on thermocapillary drop migration at large Marangoni number in reduced gravity. Journal of Colloid and Interface Science. 285, 737-743 (2005).
- Kang, Q., Cui, H. L., Hu, L., Duan, L., Hu, W. R. Experimental Investigation on bubble coalescence under non-uniform temperature distribution in reduced gravity. Journal of Colloid and Interface Science. 310, 546-549 (2007).
- Duan, L., et al. The real-time March-Zehnder interferometer used in space experiment. Microgravity Science and Technology. 20, 91-98 (2008).
- Zhu, P., Zhou, B., Duan, L., Kang, Q. Characteristics of surface oscillation in thermocapillary convection. Experimental Thermal and Fluid Science. 35, 1444-1450 (2011).
- Zhu, P., Duan, L., Kang, Q. Transition to chaos in thermocapillary convection. International Journal of Heat and Mass Transfer. 57, 457-464 (2013).
- Kang, Q., Duan, L., Zhang, L., Yin, Y. L., Yang, J. S., Hu, W. R. Thermocapillary convection experiment facility of an open cylindrical annuli for SJ-10 satellite. Microgravity Science and Technology. 28, 123-132 (2016).
- Wang, J., Wu, D., Duan, L., Kang, Q. Ground Experiment on the Instability of Buoyant-thermocapillary Convection in Large Scale Liquid Bridge with Large Prandtl Number. International Journal of Heat and Mass Transfer. 108, 2107-2119 (2017).
- Kang, Q., Jiang, H., Duan, L., Zhang, C., Hu, W. R. The Critical Condition and Oscillation - Transition Characteristics of Thermocapillary Convection in the Space Experiment on SJ-10 Satellite. International Journal of Heat and Mass Transfer. 135, 479-490 (2019).
- Kang, Q., et al. The volume ratio effect on flow patterns and transition processes of thermocapillary convection. Journal of Fluid Mechanics. 868 (108), 560-583 (2019).
