中科院力学所国家微重力实验室承担的院知识创新重要方向项目“微重力科学若干基础性研究”在浮力-热毛细对流表面变形和表面波的研究方面取得新进展。

    课题组对典型液层的流体表面波的临界过程进行了数值模拟，结果表明：热毛细振荡对流和流体表面波同时出现，计算得到了临界振荡Marangoi 数，临界波数和临界相速度等特征参数。数值结果还表明，表面波首先在液层的热端附近激发, 随着作用温度差的增加逐渐扩展到全液层，表面波向表面流速的反方向传播。同时将计算结果与Smith和Davis的线性稳定性结果进行了比较, 包括基态流场，传播方向, 波数和相速度, 得到了一致的结果。

    课题组还给出了表面变形表面波的实验研究结论：表面波隐藏在表面变形里；温度梯度越大，表面变形和表面波越明显；液层较薄时高温端向下弯曲，液层较厚时反之，这说明，液层较薄时，热毛细对流起主导作用，液层较厚时，浮力对流起主导作用，表面变形与浮力和热毛细力有直接关系；得到了波的振幅、周期、波长、波速等基本物理量；同时，定性、定量地给出了不同的物性参数对表面变形和表面波的影响程度。