固液相变蓄冷储能密度高,近年来发展迅速,但是蓄冷速度的递阶衰减问题一直难以解决,严重影响了蓄冷模块在冷链物流中的周转速率,使蓄冷量无法满足中央空调系统的冷负荷要求。若想解决这一问题需要对相变材料（phase change material,PCM）进行传热的强化。传统的强化传热方法中,储能密度与蓄冷速度难以兼备优化。本文采用传热流体（heat transfer fluid,HTF）与PCM直接接触的方法进行强化传热,通过HTF的泡沫化以增大接触面积实现二者高效传热,在不影响储能密度的同时有效提高蓄冷速度。在冻结体内部生成大量微通道是制造泡沫化的基础。本研究采用实验的方法通过控制诱导毛细管的管径、分布密度、气流量、冷气流的初始温度和初始水位高度形成微通道。通过分析冰晶的附着条件获得了微通道的临界成管温度,并以该临界值为基础对微通道的生长进行了数值模拟。研究发现对微通道的形成影响最大的是冷气流的温度和流量;微通道以冰须为支撑结构生长,冰须的径向生长使孤立冰须融合为整块的冻结体;对冰须的生长起决定作用的是微通道内的对流换热热阻;冰须和微通道的生长速度逐渐下降。因此可以通过控制冷气流参数形成密集的微通道,让冻结体成为随冰须生长的泡沫发生器。泡沫中气泡的半径和气相率直接影响气液间的传热面积。本研究通过控制冷气流参数实现了泡沫化,并使用均匀背景光源获得了泡沫结构的清晰图像,根据不同位置的气泡的形态特征将泡沫划分为三个区域;分析了气泡群与单气泡的上升速度关系,分区域构建了气泡群的运动模型,利用气泡群运动速度和气相率乘积的不变性建立了随时间变化的气相率的分段关系式。研究发现泡沫内气泡的平均半径和峰值半径均为2.5mm,气泡半径具有一致性;高雷诺数和高气相率下气泡运动具有独立性;气泡在泡沫中的大部分时间内都处于匀速运动状态。因此气泡群在水中运动时的末速度限制了其速度的上限,从而引起了泡沫的膨胀,增加了传热面积。泡沫的熟化现象会引起气泡半径的不断变化。本研究提出了有源泡沫熟化的振荡理论,基于该理论建立了基础气泡群的无量纲熟化模型,并通过经典文献验证了该模型;以无量纲熟化模型为基础,结合气相率随时间变化的分段关系式建立了相变泡沫熟化的预测模型,并与泡沫的实验图像进行了对比分析。研究发现有源泡沫的熟化过程是一个振荡过程,气泡的平均半径以脱离半径为基准上下振荡;振荡理论验证了气泡半径的一致性并准确预测了临界区大气泡对另外两个区气泡生长的抑制效应;抑制效应使主体区和筑基区保持了半径分布的稳定性。因此有源泡沫中的熟化现象没有造成气泡半径的显著差异化,大部分气泡的半径仍为脱离半径。泡沫化冻结为复杂的三相传热过程,很难求解,需要对传热模型进行简化。本文基于常壁温边界利用集总参数法建立了单气泡的解析传热模型,根据单气泡传热的独立性性,气泡半径的一致性和半径分布的稳定性在相变传热的研究中将实际泡沫等效为等直径相切气泡阵列,基于这种更为简洁的气泡阵列结构研究泡沫化冻结的传热效果。研究发现半径为2.5mm的气泡在上升过程中的对流换热系数为65 W/（m2.K）;泡沫化冻结的最大瞬时传热效率高达547 kW/m3。因此泡沫化冻结具有非常高效的蓄冷速度。泡沫化只有具有持续性才能体现其高效的蓄冷效率的优越性。本文通过连续蓄冷实验验证泡沫化的全过程强化传热效果。将泡沫结构比拟为虚拟的换热器,从瞬时传热性能对比泡沫化冻结与传统蓄冷方式;提出了相变蓄冷系数,从平均传热性能上对比泡沫化冻结与传统蓄冷方式。研究发现泡沫化具有显著的持续性,这种持续性使泡沫化冻结将蓄冷速度提高了 4倍;泡沫化冻结能够提高蓄冷速度的主要原因是增加了 PCM与冷源的换热面积,消除了导热热阻,并强化了对流;从瞬时传热性能和平均传热性能两个方面来衡量,泡沫化冻结相应指标均大幅领先。因此泡沫化冻结与传统相变蓄冷方式相比在蓄冷速度上的具有明显的优势。泡沫化冻结极大提高了蓄冷速度,解决了长期存在的蓄冷速度与储能密度的悖论。使蓄冷过程从传统的一维单向冻结扩展到三维内部冻结,相变均匀的在PCM内部各个位置发生,导热热阻逐渐增加的问题不复存在,具有极大的研究价值和应用前景。