●叢書序
前言
第1章 微重力科學概論
1.1 微重力環境及其效應
1.1.1 微重力環境
1.1.2 微重力效應
1.2 微重力科學的內涵
1.2.1 微重力流體物理
1.2.2 微重力燃燒科學
1.2.3 空間材料科學
1.2.4 空間生物技術
1.2.5 空間基礎物理
1.3 微重力科學的研究方法
1.3.1 理論和數值模擬研究
1.3.2 小Bond數模擬實驗
1.3.3 自由落體設施實驗
1.3.4 拋物線飛機實驗
1.3.5 微重力火箭實驗
1.3.6 衛星實驗
1.3.7 有人操作的微重力實驗
參考文獻
第2章 基本方程組和邊界條件
2.1.引言
2.1.1 流體的位形
2.1.2 重力的分層、靜壓和浮力效應
2.1.3 殘餘重力和重力跳動
2.2 毛細及界面現像
2.2.1 自然界的毛細現像
2.2.2 表面張力
2.2.3 潤濕、接觸角
2.2.4 毛細現像
2.3 基本方程
2.3.1 連續方程
2.3.2 運動方程
2.3.3 能量方程
2.4 微重力流體的基本方程組和定解條件
2.4.1 自由流的Boussinesq近似
2.4.2 微重力流體的基本方程組
2.4.3 無量綱基本方程組
2.4.4 定解條件
2.4.5 微重力流體力學有關的物理量和無量綱參數
2.5 主要求解方法
2.5.1 線性穩定性分析方法
2.5.2 能量穩定性分析方法
2.5.3 直接數值模擬
參考文獻
第3章 微重力條件下的自然對流
3.1 引言
3.1.1 兩類微重力環境中的自然對流
3.1.2 液滴遷移和其他
3.1.3 理論和實驗研究方法
3.2 Pearson不穩定性
3.2.1 Pearson不穩定性的攝動理論
3.2.2 Pearson不穩定性的理論
3.2.3 多層液體繫統的Pearson不穩定性
3.2.4 空間實驗
3.3 熱毛細對流中的熱流體波不穩定性
3.3.1 無限延伸液層的熱流體波不穩定性
3.3.2 液池中熱毛細對流的起振過程
3.3.3 液池的熱毛細對流實驗
3.4 半浮區中的熱毛細對流
3.4.1 初期研究
3.4.2 液橋幾何參數的影響
3.4.3 Prandtl數的影響
3.4.4 三維流場
3.4.5 液橋自由面的振蕩
3.4.6 空間微重力實驗
3.4.7 轉捩到湍流的過程
3.5 微重力液滴動力學
3.5.1 等溫液滴動力學
3.5.2 單個液滴的熱毛細遷移
3.5.3 多個液滴或氣泡的熱毛細遷移
參考文獻
第4章 氣-液兩相流動與相變傳熱
4.1 引言
4.2 池內沸騰
4.2.1 沸騰類型
4.2.2 池內沸騰模式與傳熱曲線
4.2.3 池內核態沸騰
4.2.4 臨界熱流
4.3 氣液兩相絕熱流動
4.3.1 流動結構/流型
4.3.2 無量綱參數與相似準則
4.3.3 流型轉換模型與流型圖
4.3.4 摩擦壓降
4.4 強迫流動沸騰
4.4.1 流動狀態
4.4.2 重力效應
4.5 凝結
4.5.1 凝結模式
4.5.2 Nusselt蒸氣層流膜狀凝結分析解
4.5.3 微重力膜狀凝結
參考文獻
第5章 微重力復雜流體
5.1 引言與背景
5.1.1 基本背景
5.1.2 膠體粒子受的力
5.1.3 粒子間的流體動力學相互作用
5.2 膠體粒子的聚集過程和膠體的穩定性
5.2.1 布朗運動
5.2.2 分散與聚集
5.2.3 聚集的微重力研究
5.3 膠體的無序-有序相變
5.3.1 基本背景
5.3.2 硬球膠體晶體
5.3.3 帶電粒子膠體晶體
5.3.4 液晶相變
5.4 關於復雜流體的其他一些研究內容
5.4.1 等離子體塵粒晶體(膠體等離子體晶體)
5.4.2 磁流變流體
5.4.3 泡沫動力學
5.4.4 顆粒物質
5.4.5 乳狀液體繫的分層、穩定性研究
5.4.6 石油組分熱擴散特性的研究和Soret繫數的測量
5.4.7 長鏈分子聚合物特性
參考文獻
第6章 微重力燃燒
6.1 引言
6.2 氣體擴散火焰
6.2.1 重力對層流氣體射流擴散火焰的影響
6.2.2 層流氣體射流擴散火焰
6.2.3 蠟燭火焰
6.3 預混氣體火焰
6.3.1 相關時間尺度的比較
6.3.2 可燃極限
6.3.3 火焰球
6.4 火焰沿固體可燃物表面的傳播
6.4.1 火焰傳播過程及火焰結構概述
6.4.2 微重力環境中的火焰傳播
6.4.3 幾個相關的尺度
6.4.4 微重力狀態下逆向流動中的火焰傳播
6.4.5 環境壓力對火焰傳播的影響
6.4.6 環境中氣體成分的輻射特性對火焰傳播的影響
6.5 載人航天器艙內安全防火技術
6.5.1 載人航天器艙內安全防火的原則
6.5.2 載人航天器的安全防火工作
6.5.3 與安全防火直接有關的微重力環境中燃燒基本規律的研究
6.6 液滴燃燒
6.6.1 液滴燃燒的理論分析和數值模擬
6.6.2 微重力狀態下的實驗研究
參考文獻
第7章 空間材料科學
7.1 前言
7.1.1 研究概述
7.1.2 發展簡史
7.1.3 空間材料科學設備
7.1.4 空間材料科學展望
7.2 固液相變與材料制備
7.2.1 凝固過程
7.2.2 熔體晶體生長
7.3 溶液晶體生長
7.3.1 空間溶液晶體生長概述
7.3.2 蛋白質晶體生長
7.3.3 沸石晶體生長
7.3.4 a-LiIO3晶體生長
7.3.5 空間溶液晶體生長前景展望
7.4 材料加工與熱物性參數測量
7.4.1 微重力下熱物性參數測量概述
7.4.2 有容器法：擴散繫數及熱導率
7.4.3 無容器法：電導率、密度和熱膨脹繫數、比熱、表面張力和黏度
7.4.4 微重力下熱物性參數測量面臨的發展前景
7.5 膠體晶體與光子晶體
7.5.1 膠體晶體與光子晶體概述
7.5.2 主要科學問題
7.5.3 典型研究例子
參考文獻
第8章 空間生物技術
8.1 引言
8.1.1 空間細胞/組織培養技術
8.1.2 空間蛋白質晶體生長和生物分離技術
8.1.3 空間細胞融合技術
8.2 空間細胞/組織培養
8.2.1 空間細胞/組織培養的基本概念和技術要求
8.2.2 地面微重力效應模擬實驗技術
8.2.3 空間細胞／組織培養的模型模擬研究
8.3 空間蛋白質晶體生長
8.3.1 基本概念
8.3.2 空間實驗裝置
8.3.3 空間蛋白質晶體生長
8.4 空間細胞力學-生物學耦合及其調控
8.4.1 細胞對(微)重力的生物學響應
8.4.2 (微)重力影響細胞的生物學功能
8.4.3 (微)重力下細胞力學-生物學耦合及其調控
8.4.4 未來展望
參考文獻
第9章 空間基礎物理
9.1 相對論與引力理論的空間實驗檢驗
9.1.1 弱等效原理實驗檢驗
9.1.2 物體的自轉與引力場的耦合
9.1.3 牛頓引力反平方定律的實驗檢驗
9.1.4 相對論效應的實驗驗證
9.2 微重力環境下冷原子物理及其應用
9.2.1 微重力環境下冷原子物理
9.2.2 原子干涉儀
9.2.3 空間冷原子鐘
9.3 微重力條件下的臨界現像實驗
9.3.1 引言
9.3.2 微重力實驗
9.3.3 進一步的研究計劃
參考文獻

微重力科學是力學、物理學和生物學的新興交叉學科，它主要研究在微重力環境中物質的平衡和運動的規律。微重力科學主要包括微重力流體物理(自然對流、多相流、復雜流體)、微重力燃燒、空間材料科學、空間生物技術和空間基礎物理等領域。在微重力環境中，由地球重力產生的浮力、沉澱、壓力梯度等過程基本消失，這就為微重力科學各學科領域的發展創造了極好的機遇，孕育了學術的重大突破。載人空問站和載人空間探索工程需要微重力科學的支撐，而微重力科學的發展推動了許多空問和地面的重大高新技術的發展。本書涉及微重力科學的主要內容，對流體力學、工程熱物理、材料科學、生物技術、基礎物理以及航天工程專業的大學高年級學生、研究生、教師和科技人員有參考價值。