Summary
Ett protokoll för rymdnyttolastdesignen, rymdexperimentet på termopillär konvektion och analyser av experimentella data och bilder presenteras i detta dokument.
Abstract
Thermocapillary konvektion är ett viktigt forskningsämne inom mikrogravitation sfluidfysik. Den experimentella studien om ytvågor av termopelkonvektion i en ringformig flytande pool är ett av de 19 vetenskapliga experimentella projekten på SJ-10 återvinningsbara satelliten. Presenteras är en design för en nyttolast för rymdexperimentell studie om termopillär konvektion som inkluderar experimentell modell, mätsystem och styrsystem. Närmare uppgifter för uppförande av en experimentell modell av en ringformig vätskepool med varierande volymförhållanden tillhandahålls. Vätsketemperaturen registreras av sex termoelement med en hög känslighet på 0,05 °C vid olika punkter. Temperaturfördelningarna på den vätskefria ytan fångas med hjälp av en infraröd värmekamera. Den fria ytdeformationen detekteras av en förskjutningssensor med en hög noggrannhet på 1 μm. Den experimentella processen är helt automatiserad. Forskningen fokuserar på termokapillärsvängningar på vätskefria yt- och konvektiva mönsterövergångar genom analyser av experimentella data och bilder. Denna forskning kommer att vara till hjälp för att förstå mekanismen för termopillär konvektion och kommer att erbjuda ytterligare insikter i de ickelinjära egenskaper, flöde instabilitet och bifurkation övergångar thermocapillary konvektion.
Introduction
Under mikrogravitationsförhållanden i rymden presenteras många intressanta fysiska fenomen på grund av frånvaron av gravitation. I en vätska med en fri yta finns det ett nytt flödessystem (dvs. thermocapillary flöde) som orsakas av temperaturgradienten eller koncentrationsgradienten. Skiljer sig från traditionella konvektion på marken, termokapillär konvektion är ett allestädes närvarande fenomen i rymdmiljöer. Eftersom det är ett mycket viktigt forskningsämne inom mikrogravitationsvätskefysik har ett antal experiment utförts i rymden såväl som på marken. Nyligen utfördes rymdexperimentella studier på termokapillärkonvektion på Satelliten SJ-10 recoverable scientific experiment. Rymdexperimentetnyttolastbestod av åtta system, nämligen ett vätskeexperimentsystem, vätskelagrings- och insprutningssystem, temperaturkontrollsystem, termoelementmätningssystem, infraröd värmekamera, förskjutningssensorer, CCD-bildförvärvssystem och elektriskt styrsystem, som visas i figur 1 (vänster). Rymdexperimentets nyttolast för forskning om ytvågor av termopelkonvektion visas i figur 1 (höger). Denna studie fokuserade på instabilitet av flöde, svängning fenomen och övergångar, som är viktiga egenskaper i övergången processen från laminärflöde till kaos. Studier om dessa grundläggande ämnen har stor betydelse för forskningen kring starkt ickelinjärt flöde.
Till skillnad från flytkraft konvektion drivs av volym kraft, termokondenskonvektion är ett fenomen som orsakas av ytspänning inom gränssnittet mellan två oföränderliga vätskor. Ytspänningens storlek förändras med vissa skalärparametrar, inklusive temperatur, löst koncentration och elektrisk fältstyrka. När dessa skalärfält förfördelar ojämnt i gränssnittet, kommer det att finnas en ytspänningsgradient på den fria ytan. Vätskan på den fria ytan drivs av ytspänningsgradienten för att flytta från platsen med mindre ytspänning till den med större ytspänning. Detta flöde tolkades först av en italiensk fysiker, Carlo Marangoni. Därför hette det "Marangoni effekt"1. Marangoni flöde på den fria ytan sträcker sig till den inre vätskan genom viskositet och som ett resultat genererar vad som kallas Marangoni konvektion.
Strängt taget, för vätskesystemet med en fri yta, termopelkottion och flytverk konvektion alltid visas samtidigt under normal gravitation. I allmänhet, för ett makroskopiska konvektivt system, termokondensär en mindre effekt och ignoreras vanligtvis i jämförelse med flytkraft konvektion. Men under förutsättning att ett småskaligt konvektivsystem eller i mikrogravitationsmiljön, flytkraftkonvektion kommer att försvagas kraftigt, eller till och med försvinna, och termopillär konvektion kommer att bli dominerande i flödessystemet. Under lång tid har forskningen fokuserats på makroskala flytkonvektion på grund av begränsningarna i mänsklig verksamhet och forskningsmetoder2,3,4. Men under de senaste decennierna, med den snabba utvecklingen av modern vetenskap och teknik som flyg- och rymdindustrin, film, MEMS och ickelinjär vetenskap, har behovet av ytterligare forskning om termopelkonvektion blivit allt mer akut.
Studier om mikrogravitation hydrodynamik har viktig akademisk betydelse och applikationsutsikter. Många dynamicists, fysiska kemister, biologer och material forskare har samlats för att arbeta inom detta område. Kamotani och Ostrach avslutade experiment på thermocapillary konvektion i en ringformig flytande pool under mikrogravitation villkor2,5,6,7,8 och observerade stadigt flöde, oscillerande flöde, och kritiska förhållanden. Schwabe et al. studerade flytande-termopillär konvektion i en liknande ringformig flytande pool3,9 och fann att oscillatory flödet först verkade som thermocapillary vågor, och sedan vände sig till ett mer komplext flöde med ökningen av temperaturskillnaden. År 2002 rapporterade Schwabe och Benz et al. en grupp experiment på thermocapillary konvektion i en ringformig flytande pool som utförs på den ryska FOTON-12 satellit4,10. Deras rymdexperimentella resultat överensstämde med experimentella markresultat. Vissa japanska forskare genomfört tre serier av experiment på flytande bro termopillär konvektion, som heter Marangoni Experiment in Space (MEIS), på den internationella rymdstationen11,12,13. Vissa experimentell utrustning, inklusive kameran, termisk imager, termoelement sensorer, och 3D-PTV och fotochromic teknik, tillämpades i dessa tre uppgifter. De kritiska förhållandena för termopillär konvektion vid olika proportioner fastställdes, och tredimensionella (3D) flödesstrukturer observerades.
Under de senaste 30 åren har mikrogravitation vetenskap genomgått produktiv utveckling i Kina14,15,16, och ett antal mikrogravitation experiment har utförts i rymden17,18. Inom området flytande fysik var det första mikrogravitationsexperimentet studiet av tvåskiktsvätska på SJ-5-återvinningsbar satellit 1999, och flödesstrukturen erhölls genom partikelspårningsmetoden14. År 2004 genomfördes studien om thermocapillary migration av en droppe på SZ-4, och förhållandet mellan migration hastighet och kritiska Mach (Ma) nummer erhölls15,16. År 2005 genomfördes den experimentella studien om multibubblatermompillrering på JB-417, och migrationsreglerna erhölls eftersom Ma-numret ökades till 8 000. Samtidigt studerades också problem som bubbelsammanslagning. Under 2006 genomfördes studien om diffusionmassöverföring på den återvinningsbara satelliten SJ-8, Mach-Zehnder interferometern tillämpades först i rymdexperimentet, processen för diffusionsmassöverföring observerades och diffusionskoefficienten utvärderades18.
Under de senaste åren har en rad experimentella studier på svängning och bifurkationsprocesser i termokapillärkonvektion genomförts, och den kopplade effekten av flytkraft och termopillär kraft har analyserats. Experimentella resultat visar att flytkrafteffekten inte kan ignoreras i markexperiment, eftersom den spelar en dominerande roll i många fall19,20,21,22. Under 2016 genomfördes två mikrogravitationsexperiment för att undersöka termopillärkonvektion i vätskebron på TG-2 och termokapillärkonvektion i ringformiga vätskepoolen på SJ-10 återvinningsbar satellit23,24. Detta dokument introducerar den experimentella nyttolasten av termopillär konvektion på SJ10, och resultaten utrymme experiment. Dessa metoder kommer att vara till hjälp för att utforska mekanismen för thermocapillary svängning.
För att observera den konvektiva mönsterövergången, temperatursvängning och vätskefri ytdeformation, sex termoelement, en infraröd värmekamera och en förskjutningssensor för att kvantifiera frekvens, amplitud och andra fysiska mängder av svängningen användes. Genom undersökningar om svängning och övergång i termopelkonvektion i rymden kan mekanismen för termokapillärkonvektion i mikrogravitationsmiljön, som ger vetenskaplig vägledning för tillväxten av material i rymden, upptäcktoch förstådd. Dessutom kommer tekniska genombrott i sådana rymdexperiment, såsom tekniker för flytande ytunderhåll och vätskeinsprutning utan bubblor, att ytterligare förbättra enkelheten och den tekniska nivån av mikrogravitationsexperiment i vätska Fysik.
Detta dokument introducerar nyttolastutveckling och rymdexperiment av termokapilläry ytvåg projektet utförs på SJ-10 vetenskapliga experimentella satellit. Som ett utrymme experiment nyttolast, detta thermocapillary konvektionssystem har en stark anti-vibration förmåga att förhindra våldsamma chock, särskilt under satelliten lanseringen. För att uppfylla kraven för fjärrdrift styrs rymdexperimentprocessen automatiskt, och rymdexperimentella data kan överföras till rymdfarkostens marksignalmottagningsstation och sedan till forskarnas experimentella Plattform.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Utformning och beredning av det experimentella systemet
- Konstruera ringformiga vätskepoolen.
- Bygg en kopparringningsvätskepool som mäter Ri = 4 mm i innerdiameter och Ro = 20 mm i ytterdiameter och d = 12 mm i höjd.
- Använd en polysulfonplatta som mäter RP = 20 mm i diameter som botten av vätskepoolen (se Materialtabell).
- Borra ett litet hål som mäter φ = 2 mm i diameter nära innerväggen (6 mm bort från cirkelns mitt) som det flytande insprutningshålet.
- Underhåll gränssnittet.
- Lägg till skarpa hörn (45° vinklar) på de inre och yttre sidoväggarna (bild 2).
- Applicera antikrypande vätska21 (se Materialtabell)på inner- och ytterväggarna på en höjd som är större än 12 mm.
- Förbered lagringssystemet för arbetsvätska.
- Välj 2cSt silikonolja som arbetsvätska (se Materialtabell).
- Använd en hydraulcylinder som behållare för förvaring av silikonoljan (se materialtabell).
- Injicera arbetsvätskan i hydraulcylindern med den bubbelfria tekniken före lanseringen.
OBS: Bubblor som är upphängda i arbetsvätskan kommer att resultera i att experimentet misslyckas.- Ladda ur gasen i silikonoljan genom att värma vätskan till 60 °C och applicera tryck <150 Pa i ca 6 h.
- Dammsug vätskelagringssystemet tills trycket är <200 Pa.
- Avlasta ventilen så att silikonoljan kan fyllas i den dammsugna cylindern utan gas (figur 3).
- Ställ in insprutningssystemet för arbetsvätskan.
- Välj en stegmotor för att driva insprutning eller sug ning av vätska (se materialtabell).
- Applicera en magnetventil för att styra insprutningssystemets avstängningsbrytare (se materialtabell).
- Anslut stegmotorn till vätskecylindern med en universell fog (bild 4).
- Anslut vätskecylindern, magnetventilen och injektionshålet successivt med ett rör som mäter 4 mm i ytterdiameter.
2. Fastställande av temperaturkontrollsystemet
- Bädda in innercylindern med en värmefilm (motstånd Rt = 14,4 ± 0,5 Ω) och mät temperaturen Ti med ett K-typtermoelement (se materialtabell).
- Symmetriskt fäst sex kylflis (varannan spån är parallella som en grupp, och tre grupper är anslutna i en serie) till ytterväggen och få den yttre väggen temperatur To med hjälp av ytterligare K-typ termoelement.
TEMPERATURskillnaden är ΔT = Ti - To.
3. Upprättande av mätsystemet
ALLA enheter kan styras av programvara.
- Placera sex termoelement (T1 - T6) inuti vätskepoolen för att mäta temperaturer vid olika punkter. Den detaljerade layouten visas i figur 5.
- Placera den infraröda kameran direkt ovanför vätskeytan och vrid linsen för att justera fokus och samla in temperaturfältsinformationen på den vätskefria ytan (se materialtabell).
- Justera förskjutningssensorn för att mäta förskjutningen av en viss punkt (r = 12 mm) på den flytande ytan (se Materialtabell).
OBS: Laserdeplacementsensorn används för denna nyttolast för att uppnå en 100 μs höghastighetsprovtagning, som är en extremt hög precisionsmätmetod med en upplösning på 1 μm och en linjäritet på ± 0,1 % F.S. - Använd CCD-kameranför att fokusera på den flytande ytan och registrera förändringen av den fria ytan (se Tabell över material, figur 6).
OBS: Antalet effektiva pixlar är 752 x 582, och den minsta belysningen är 1,6 Lux/F2.0.
4. Experimentell process
- Starta programvaran för experimentkontroll och slå på strömbrytaren.
- Utför vätskeinsprutningen.
- Applicera 12 V på magnetventilen för att öppna den.
- Slå på motorknappen för att trycka motoren ett steg på 2,059 mm och injicera 10 305 ml silikonolja i vätskepoolen.
- Stäng av magnetventilströmmen för att stänga magnetventilen.
- Utför linjär uppvärmning.
- Ställ in de experimentella förhållandena enligt följande: uppvärmningsmåltemperatur Ti = 50 °C; Kylmåltemperatur To = 15 °C. och uppvärmningshastighet = 0,5 °C/min.
- Samla in data.
- Ställ in motsvarande samplingsfrekvenser för infraröd bildare, termoelement, förskjutningssensor och CCD till 7,5 Hz, 20 Hz, 20 Hz respektive 25 Hz.
- Klicka på knappen för datainsamlingssystemet och övervaka temperatur, förskjutning och annan information med hjälp av datorprogrammet (bild 7).
- Stäng av strömbrytaren.
OBS: Vänta 1 h så att temperaturerna på de varma och kalla ändarna är lika med omgivningstemperaturen för följande experiment.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Det exakta volymförhållandet definierades och den flytande yttopografin rekonstruerades baserat på de bilder som togs av CCD. Det kritiska instabiliteten begicks och svängningsegenskaperna studerades genom analyser på enpunktstemperatursignaler och förskjutningsoscillande signaler. Flödesfältets struktur erhölls och övergången av flödesmönstret bestämdes genom ändringen av den infraröda bilden med tiden. Flödesegenskaperna, flödesmekanismen och bifurkationsövergången kan också studeras genom omfattande analys av flera experimentella resultat.
Infraröda termiska bilder har erhållits för att visualisera temperaturfördelningarna på den vätskefria ytan i termopillär konvektion. En mängd olika svängningsflödesmönster har observerats, som inkluderar radiell svängning eller medurs/moturs cirkumferential rotationer (figur 8). Thermocapillary flöde förlorar först sin stabilitet och övergångar till radiella svängning, och sedan att omferentially roterande vågor. Det har visat sig att stadig termopelkonvektion utvecklas till en stående våg, sedan en resande våg, och slutligen till kopplingstillståndet för resande våg och stående våg.
Temperaturerna på olika platser i termopillärflödessystemet mättes med termoelement vid vissa volymförhållanden (Vr = 0,715). Figur 9 (vänster) visar att temperaturerna inuti vätskan ökade linjärt med temperaturskillnaden ökar. Temperaturfältet fluktuerade regelbundet när temperaturskillnaden överstiger ett visst tröskelvärde, vilket indikerar att termopillärkonvektionen utvecklats från ett stabilt tillstånd till ett oscillerande tillstånd. Dessutom växte amplituden av svänglig temperatur som flödet fältet utvecklats. Spektrumanalysen i figur 9 (höger) visar att den kritiska svängningsfrekvensen var 0,064 Hz.
Deformeringen av den vätskefria ytan studerades först genom direkta mätningar. Genom att jämföra ett stort antal deformationsdata för den fria ytan mätt med förskjutningssensorn och temperaturdata för vätskan som mättes av termoelementen observerades att ytdeformationen och temperaturfältet i vätskan började svänga samtidigt och med samma frekvens (figur 10).
Figur 1: Rymdexperimentell nyttolast. (Vänster) Schematisk av nyttolasten. -Jag vet inte vaddu ska. Bild av utrymmesexperimentets nyttolast. Termokapillärkonvektionen kan observeras med hjälp av den infraröda kameran, CCD och förskjutningssensorn. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 2: Schematisk och bild av ringformiga vätskepoolen. När det fanns en temperaturskillnad mellan de två ändarna genererades termopillärkonvektion inne i ringformiga vätskepoolen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 3: Vakuumfyllningsanordning och fyllningsprocessen. Detta förfarande som genomfördes före lanseringen såg till att inga bubblor genererades i vätskan under rymdexperimenten. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 4: Schematisk av anslutningen mellan steppermotorn och cylindern. Silikonoljeurladdningen från eller sug till cylindern kan realiseras genom att styra steppermotorns push/pull-brytare. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 5: Installationsplatserna för termoelement. Temperatursignaler på olika höjder och azimuthal vinklar kan analysera de resande vågegenskaper. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 6: CCD-bild av den ringformiga vätskepoolen (mål 13, Vr = 0,715). Om vätskenivån klättrar eller inte kan identifieras av bilden. Volymförhållandet kan också erhållas genom kantbearbetning av bilden. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 7: Temperaturkontrollkurva i realtid (mål 13, Vr = 0,715). Detta är ett linjärt uppvärmningsläge med en hastighet av 0,5 °C/min. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 8: Temperaturfält på den fria ytan under en period (mål 13, Vr = 0,715). (A)Infraröda termiska bilder av hydrothermo vågen. (B)Motsvarande 3D-grafer avA). C)Motsvarande periodiska subgenomsnittliga bilder av originalbilder i(A). Den kalla zonen och den varma zonen visas växelvis i par. Röd = hög temperatur; blå = låg temperatur. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 9: Temperaturmätningar (mål 13, Vr = 0,715). (Vänster) Temperatursvängning med ökningen av temperaturskillnaden. -Jag vet inte vaddu ska. Motsvarande kritiskt frekvensspektrum av signaler i(A). PSD = Effektspektraldensitet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 10: Svängningsmätningar av den vätskefria ytan (fall 13, Vr = 0,715). (Vänster) Förskjutning med ökningen av temperaturskillnaden. -Jag vet inte vaddu ska. Motsvarande frekvensspektrum av signaler i den vänstra panelen. När temperaturskillnaden överskrider ett visst tröskelvärde kommer förskjutningen att variera regelbundet och amplituden ökar när temperaturskillnaden ökar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
På grund av begränsningen av utrymmesresurserna är volymen på utrustningen som helhet endast 400 mm × 352 mm × 322 mm, med en vikt på endast 22,9 ± 0,2 kg. Detta är mycket obekvämt när man väljer och lägger ut experimentella enheter, och inrättandet av flödessystemet blir det kritiska steget. Därför är den ökande temperaturskillnaden inställd på två ändar av vätskepoolen så att vätskan kan generera en serie flödesfenomen. För att observera hela processen för konvektionen från stadig till svängning i ett enda experiment väljs 2cSt silikonolja som arbetsvätska på grund av dess öppenhet och lämpliga fysiska parametrar. Dessutom, på grund av ytspänningen, är den flytande ytan böjd. Förskjutningssensorns observationspunkt bör stå i mitten av de inre och yttre diametrarna.
Vid försummelse av fel orsakade av fysiska egenskaper kan osäkerheten hos de experimentella parametrarna erhållas. Den syntetiska standardosäkerheten för den kritiska tröskeln för termopillärkonvektionen fastställdes till 1,11 %. Osäkerheten i volymförhållandet som orsakas av faktorer som vätskeavdunstning och volymavläsning ligger inom 4,00 %, bland vilka de normala slumpmässiga osäkerheter som orsakas av temperaturmätningar och geometriska dimensioner i vätskebassängen är 0,05 °C respektive 0,01 mm. Det avstånd som realiseras av stegmotorn för vätskeinsprutning/sug, och motorns minsta rörelseenhet är 1 räkning = 3,5 × 10-6 mm. Kombinerat med de osäkerheter som införs genom vätskeinsprutningen/sugningen och geometriska dimensionerna i vätskepoolen är den slutliga syntetiska osäkerheten i volymförhållandet 4,07 %.
Endast 23 grupper av värdefulla rymdexperimentella data har erhållits på grund av satellitens begränsade flygtid, och experiment med en stor temperaturskillnad (över 40 °C) har ännu inte utförts. På grund av begränsningen av rymdresurser saknar modellen dessutom rotationsfunktion jämfört med den verkliga industriella kristalltillväxtmetoden.
När det gäller utveckling av utrustning har två nyckelproblem lösts, nämligen upprätthållandet av den vätskefria ytan och vätskeinsprutningen utan bubblor, som båda spelar nyckelroller i ett framgångsrikt genomförande av rymdexperiment. Dessa två viktiga tekniker har också framgångsrikt tillämpats på efterföljande rymdexperiment, till exempel i rymduppdraget Tiangong-2, och kommer också att tillämpas på ytterligare rymdexperiment i framtiden.
Den experimentella enheten och observationsmetoden baserad på SJ10 thermocapillary konvektion kan ge en vetenskaplig grund och tekniskt stöd för studier av flytande mekanik, mikrogravitationfysik, verklig industriell kristalltillväxt, och eventuellt många andra många tillämpningar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Vi har inget att avslöja.
Acknowledgments
Det finns många deltagare som har bidragit till det arbete som rapporterats i denna uppsats, inklusive alla medlemmar i vårt projektteam, liksom vissa människor från Astronauts forsknings- och utbildningscenter (ACC) och Neusoft.
Detta arbete finansieras av strategic priority research program on Space Science, Chinese Academy of Sciences: SJ-10 Recoverable Scientific Experiment Satellite (Grant No. XDA04020405 och XDA04020202-05) och av den gemensamma fonden för 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. The Marangoni effect. Nature. 187, 186-188 (1960).
- 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).
