本研究针对不同重力条件下剪切流对液滴蒸发热质传输过程的影响，重点实验观测和理论分析了微重力与常重力环境下液滴的蒸发动力学与传热特性。采用实验观测、理论分析及数值模拟相结合的方法，系统研究了剪切流作用下液滴界面热对流形态演变、内部流动结构及蒸发传热特性，探讨了热毛细对流、浮力对流及蒸发相变之间的复杂耦合作用机制。

实验利用小型风洞液滴蒸发系统和红外热成像技术，首次在常重力和超重力条件下观测到沿剪切流方向对称分布的剪切-热浮力对流涡胞（TBC），而在微重力条件下未出现该结构。研究发现，TBC的形成依赖于浮力对流与剪切流的协同作用；在浮力缺失的微重力环境中，界面热流动表现为Marangoni流动。随着蒸发过程推进，液滴高度与温差逐渐减小，瑞利数（Ra）降低，TBC最终向稳定的Marangoni对流转变。TBC能够增强液滴内部流动并加快蒸发速率，而后期Marangoni主导时的传热效率相对较低。

结果还表明，施加剪切流可显著提高液滴蒸发速率，蒸发速率随剪切流速的增加呈先增后稳趋势；但在较高剪切流的情况下持续增大剪切流苏对蒸发速率的强化效果下降。数值模拟进一步揭示了剪切流下液滴形貌、流场、温度场与蒸发速率的变化特征，0g条件下流场中存在大尺度顺时针涡旋，而1g下浮力效应增强，形成剪切流与浮力对流耦合结构。

湿度变化亦对蒸发过程有重要影响：低湿度下界面温度迅速升高且稳定值较低，高湿度下界面温度稳定值较高且呈周期性波动，蒸发速率较小。此外，不同基板材料与蒸发台结构对蒸发行为也具有显著影响。铜等亲水性基板在剪切流作用下有利于维持较长的CCR阶段，促进导热与蒸发；疏水性基板则提前进入CCA阶段，限制传热。具凸起结构的蒸发台在低剪切流速下避免了边界层效应的影响可进一步增强换热效应。

最后，研究探讨了剪切流对FC-72液滴蒸发行为的影响。微重力条件下，液滴内部流动主要由热毛细对流驱动，形成稳定的双环形涡结构；而在常重力环境下，浮力对流主导液滴内部流动，导致流动形态发生明显变化，液滴内部出现靠近三相线处的两个角涡。实验结果显示，微重力环境下液滴界面蒸发速率的不均匀性较强，而常重力条件下蒸发速率分布较均匀。

本研究系统揭示了不同重力环境剪切流作用下液滴蒸发的热质传输机制，其研究结果可为空间微重力环境及工程应用中的液滴蒸发与相变传热强化提供理论指导和实验依据。