微重力环境下由于重力作用的极大减小，在非均匀温度场中气泡由于表面温度不同导致的表面张力梯度成为气泡运动的主要作用力。本文分析了搭载于第二十二颗返回式卫星上的气泡热毛细迁移空间实验的结果，并通过实验中观察到的迁移、碰撞、脱离、合并及振荡等现象，进行了相关的理论分析。在地面通过密度匹配方法模拟微重力环境，并使用粒子图像测速、测温技术成功地观测了单滴和双滴热毛细迁移时液滴周围的速度场和温度场。结果表明单滴周围的温度场扰动不同于线性理论预测的扰动温度与到液滴的距离平方成反比，而是与距离的一次方成反比；双滴测量结果表明前面小滴对尾部温度场的影响会降低后面大滴周围的温度梯度大小，降低后滴的热毛细迁移速度，而后面大滴对速度场的影响，则具有推动前面小滴，提高前滴迁移速度的作用。气泡热毛细迁移的空间实验获得了比以往空间实验更大的Ma数，达到9288。实验结果表明：当Ma数在9288以下时，热毛细迁移速度的变化依然保持原发展趋势。双气泡热毛细迁移的实验结果首次给出了大泡超越小泡时的迁移速度，小泡被大泡超越时总会带来小泡迁移速度的减小，而在半径比较大的情况下，热毛细迁移及相互作用可以使小泡轴向迁移出现短暂的停滞或反向运动。　　 本文在现有理论基础上将润滑理论引入到气泡热毛细迁移过程中相互作用的分析，结果表明：当由于小的扰动导致球心连线偏离温度梯度方向时，液膜中的热毛细对流将导致气泡受到一个力矩的作用，此力矩使得上方的气泡会沿着下方气泡的表面向下滚动，这个结果与空间实验及假设气泡不变形时的线性理论分析的结论一致。在空间实验中观察到了气泡从注入小孔处自由脱离的现象，并推测气泡周围的热毛细对流是引发气泡脱离的主要原因。随后本文详细的推导了无限大边界和有壁面影响时小Re数和小Ma数下的气泡受外部流场合力的大小，并首次给出了气泡脱离预测结果。本文整理了空间实验中观察到的19组双气泡合并的实验数据，并首次给出了微重力下气泡在5号硅油中的驻留时间与气泡尺寸的拟合关系式，与运用化学势差与气泡合并趋势的关系理论分析相一致；同时发现，在非均匀温度场中，由于热毛细对流的作用，两泡合并还存在滑移、取位的问题，两泡在合并时，其中心连线与原始温度梯度的夹角在20J0度内的概率较大。本文分析了空间实验中观察到的12组两个气泡合并后振荡的实验结果，通过对振荡图像进行二维互相关分析后确定了振荡的周期特性，并且确定了气泡表面运动的周期。将气泡振荡初始时刻的变形近似为高斯曲线，依据现有理论预测了每组振荡实验中的气泡表面运动的周期，但此理论预测与实验结果之间存在一定偏差。通过与数值模拟结果的进一步对比，本文认为造成实验与理论预测偏差的原因可能是理论分析对初始变形的几何建模与合并引发的振荡初始变形偏差较大造成的。