2022 年，我国将建成空间站，开启空间 宇宙探索的新纪元。太空微重力环境的开发 和利用，为微重力流体力学新现象的发现、 新问题的提出、新规律的探索提供了极好的 平台。我国空间站也将微重力流体列为重点 研究内容。重力的消失，使得表面张力的作 用尤为重要，由温度梯度导致表面张力驱动 流是空间热对流的主要形式。热毛细对流存 在于多种空间应用场景，如材料制备、焊料 融化与凝固、流体管理及热控技术。

　　国际空间站多次针对热毛细对流不稳定 性等基础问题开展研究。热毛细对流体系来 源于工业晶体生长。晶体生长过程中，籽晶 一端熔融、另一端冷却，熔区内部的流动状 态决定晶体生长品质。科学界根据水平区熔 法、提拉法和浮区法三种晶体生长方法简化 出矩形热毛细对流、环状热毛细对流和液桥 热毛细对流等不同的研究体系。研究发现由 定常流动失稳为周期振荡是热毛细流动的普 遍规律。微重力流体力学领域十分关注热毛 细对流不稳定性探索。掌握了流体运动的科 学规律，才能更好地服务于空间材料制备。

图 1 国际空间站与液桥实验(MEIS, JAXA)

　　近年来，力学所也开展了大量空间热对 流的科学研究，包括“实践十号环形液池热 毛细表面波空间实验研究”和“天宫二号大 Prandtl 数液桥热毛细对流空间实验研究”。 两项空间实验分析了热毛细对流由定常失稳 为振荡最终进入混沌的整个转捩过程，深入 探讨了临界条件、流动模态、流场结构、转继往开来 力学笃行 科技创新助力中国梦捩途径与失稳机理等问题。在长期的研究积 累中，形成了体积比效应和转捩过程等特色 鲜明的原创学术思想，在国际微重力流体力 学研究产生重要影响。

图 2 天宫二号与液桥热毛细对流空间实验项目

图 3 “实践十号”科学实验卫星与环形液池热毛细对流空间实验研究

　　未来空间站的建成将带来大量空间实验 的机会。由力学所承担的流体物理实验柜将 为流体动力学以及复杂流体研究提供提供多 功能的、全方位的空间实验平台。多项微重 力流动体系被选为首批空间站科学项目。“微 重力环状流振荡特征及转捩问题研究”和“空 间三相多液滴迁移行为研究”这两项首批空 间站项目将继续针对空间热对流问题开展更 深入的研究。展望未来，我国的空间站将为 微重力科学的盛会提供大舞台，期待微重力 流体物理、微重力燃烧科学、空间材料科学 和空间基础物理以及空间生物技术等学科将 在这里碰撞出新的火花。

图 4 中国空间站与流体物理实验柜

　　注：本文提及的“‘实践十号’环形液 池热毛细表面波空间实验研究”、“‘天宫 二号’大 Prandtl 数液桥热毛细对流空间实验研究”、“空间站流体物理科学实验柜” 及首批项目，均由中国科学院力学研究所微 重力实验室康琦课题组承担主要研制任务。

　　康琦，研究员，博士生 导师， 中科院微重力重点实验 室主任。研究方向：微重力流 体物理、空间引力波探测。曾 任“实践十号”和“太极一号” 科 学 应 用 系 统 总 师，2019 年 获得“中国载人航天工程突出 贡献者”荣誉称号。担任中国 空间站流体实验柜主任设计 师。

　　吴笛，副研究员。研究 方向：微重力流体物理。作为 科研骨干参与“实践十号”和 “天宫二号”载荷研制和空间 科学实验。

　　段俐，研究员，博士生 导师。研究方向：微重力流体 物理。担任“天宫二号”、“实 践十号”、“实践八号”等多 个空间项目负责人， 中国空间 站流体实验柜副主任设计师。