界面張力梯度驅動(dòng)對流是空間自然對流熱質(zhì)輸運的基本形式，對其時(shí)空轉捩過(guò)程、轉捩機制、非線(xiàn)性特征及流動(dòng)向湍流轉捩途徑等基本規律的研究，一方面可以豐富非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論，另一方面對于人類(lèi)認識、探索和利用空間環(huán)境也具有重要的應用價(jià)值，是微重力流體物理的重要研究?jì)热莺蛯W(xué)科前沿。本文對目前的研究現狀進(jìn)行了總結，重點(diǎn)介紹了研究液層界面張力梯度驅動(dòng)對流的實(shí)驗及數值模擬方法，雖然已有的研究已經(jīng)得到在不同模型和工況下的各種轉捩模式，但是在轉捩規律上仍需要更深入的探索，可以從以下幾個(gè)方面著(zhù)手：

（1）理論分析和數值模擬結果的正確性需要由實(shí)驗來(lái)驗證，空間實(shí)驗可以滿(mǎn)足微重力環(huán)境、長(cháng)時(shí)間觀(guān)測的要求，但是空間實(shí)驗有一定難度且機會(huì )來(lái)之不易，故而可以考慮進(jìn)一步發(fā)展實(shí)驗手段，以實(shí)現數值模擬中采用的更豐富的工況；以及加強對實(shí)驗條件的控制，以降低無(wú)關(guān)因素的干擾，提高實(shí)驗精度。

（2）目前關(guān)于液層界面張力梯度驅動(dòng)對流向湍流的超臨界轉捩在數值方法上主要有流動(dòng)時(shí)序數據的分析和分岔問(wèn)題的數值算法。流動(dòng)宏觀(guān)量的時(shí)序數據來(lái)自實(shí)驗結果或者直接數值模擬，對于后者，需要對于不同參數分別進(jìn)行數值模擬，再通過(guò)時(shí)間序列頻譜及其混沌特性的定量計算分析流動(dòng)轉捩規律，即在大量的離散的數據序列中尋找分岔點(diǎn)，故此過(guò)程比較繁瑣。而通過(guò)構造分岔方程對分岔進(jìn)行數值計算的方法雖然可以一步到位，但是在選取分岔方程，解高維線(xiàn)性、非線(xiàn)性方程等過(guò)程中均需要根據具體的流動(dòng)模型進(jìn)行調整，具有一定難度，且對于更加復雜的流動(dòng)模式需要更大的計算量，用此算法也無(wú)法直接計算得到混沌解。上述兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前在轉捩過(guò)程的數值研究中較為常用的仍是在不同參數下進(jìn)行直接數值模擬，而后對大量數據進(jìn)行頻譜分析，識別分岔點(diǎn)；在直接對分岔進(jìn)行數值計算的研究中，也常常需要通過(guò)直接數值模擬來(lái)驗證分岔得到的解的可靠性與準確性，在今后的研究中可考慮進(jìn)一步將兩種方法結合運用，互相補充、驗證。

（3）液層界面張力梯度驅動(dòng)對流向湍流轉捩的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生豐富的流動(dòng)模式，轉捩過(guò)程除了與上文提到的液層模型、無(wú)量綱參數（Prandtl數、高徑比、體積比等）有關(guān)，還受到熱邊界條件（如體系是否絕熱）、加熱方式及加熱速率等因素的影響；此外，在具體的應用場(chǎng)景中通常有多種流動(dòng)相互作用，考慮界面張力梯度驅動(dòng)對流與其他諸如浮力、電磁場(chǎng)、旋轉等效應的耦合，對于重新檢視已發(fā)現的轉捩途徑以及尋找新的轉捩途徑均有一定的積極意義。

（4）目前對于液層界面張力梯度驅動(dòng)對流向湍流轉捩的研究仍不夠完善，在對超臨界轉捩階段的實(shí)驗及數值模擬研究中觀(guān)察到了許多復雜的轉捩模式，但大多只是現象上的描述，并未總結出普遍的規律；對于流動(dòng)最終能否通向混沌暫無(wú)普適的判據，流動(dòng)通向混沌過(guò)程中出現的諸如陣發(fā)、鎖頻等特殊的現象也尚未有更本質(zhì)的機理上的解釋?？傊?，對于轉捩規律的深入理解，需要界面張力梯度驅動(dòng)對流這一非線(xiàn)性模型在理論上的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)道阻且長(cháng)。