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晶体材料在日常生活和工业领域中被广泛应用,随着空间技术的发展,人们发现在微重力条件下由于浮力作用很小,极大的减少了晶体材料的生长条纹。但是在这种情况下由表面张力梯度驱动的热毛细对流成为影响晶体品质的一个重要因素。本文对侧壁差异加热的矩形液池内单/双层流体热毛细对流进行了数值模拟,基于流场、温度场分布以及局部/平均Nusselt(Nu)数,分别讨论了微重力和重力条件下Marangoni(Ma)数、Rayleigh(Ra)数、Prandtl(Pr)数、纵横比(Ar)、自由表面热传递、壁面属性和液封物性参数等对流动和传热的影响,具体研究内容如下:首先,研究了 Ma数、Ra数、Pr数、Ar和自由表面热传递对单层流体热毛细对流的影响。结果表明,在微重力条件下,当Ma数恒定而Pr数在一定范围内变化时液层温度分布保持不变;当Ar较大时在液层下部热扩散将起主导作用;热毛细对流随着Ma数和Ar的增大而增强,随Pr数的增大而减弱;当自由表面散热或吸热量增大时热毛细对流增强,表面散热和吸热共存时随着Biot(Bi)数的增大流动减弱。在重力条件下,当动Bond(Bd)数在-0.1～1范围内时热毛细效应将主导流动;当Bd≤-103或Bd≥100时浮力将起主要作用,但热毛细效应在冷壁端部仍有显著影响,且这种影响随着Ra数的增大而增强;当自由表面散热时浮力-热毛细对流增强,吸热时浮力效应减弱而热毛细效应增强,表面散热和吸热共存时随着Bi数的增大浮力效应增强而热毛细效应减弱。其次,探究了壁面上有序分布矩形粗糙块时其高度、宽度和间距对单层流体热毛细对流的影响。结果表明,粗糙块高度增大时在微重力条件下流动增强而在重力条件下流动减弱,粗糙块的宽度对流动的影响很小,间距对壁面附近的流动有较大影响。传热速率随粗糙块高度、宽度和间距的变化趋势与Ma数有关,与Ra数无关,并且壁面粗糙时的传热速率小于对应光滑情况下的传热速率。最后,研究了液封物性参数和自由表面热传递对双层流体热毛细对流的影响。结果表明,在微重力条件下,熔体流动方向不变时引入更大Ma数、密度和粘度的液封可以增强对熔体热毛细对流的抑制作用;当自由表面散热时液封和熔体的流动均增强,吸热时液封流动增强而对熔体流动的影响较小,表面散热和吸热共存时随Bi数的增大液封流动减弱而熔体流动增强。在重力条件下,选择合适的密度比可以有效抑制熔体上部的流动,引入更大粘度的液封可增强对熔体流动的抑制作用;当自由表面散热时液封和熔体的流动均增强,吸热时熔体的流动减弱,表面散热和吸热共存时随着Bi数的增大液封流动增强,但熔体流动基本不受影响。