冰浆蓄冷是低碳、韧性区域供热供冷系统的重要组成部分。目前,过冷法制取冰浆工艺存在“冰堵”和“过冷度利用不充分”两大问题,亟待解决。为解决这两个问题,本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法开展超声波作用下的过冷水结晶机理及过程控制研究,分析过冷却器、促晶罐和冰浆输运管道主要设计参数优化匹配关系。首先,采用经典成核理论阐明过冷水抑晶机理,基于凝固融化理论建立了过冷却器数值计算模型,研究了换热管的管内雷诺数、蒸发温度及过冷水过冷度对过冷却器液相体积分数的影响。结果表明,当蒸发温度和雷诺数不变时,过冷水过冷度越大,液相体积分数越小;当过冷度和雷诺数不变时,蒸发温度越低,液相体积分数越小;当过冷水处于层流和过渡流时,雷诺数越大,液相体积分数越小;当过冷水处于旺盛湍流时,液相体积分数随雷诺数的增大呈现出先升高、后减小的现象;对于换热管,湍动能波动剧烈位置容易产生结冰现象;过冷却器安全运行时间与蒸发温度阈值、过冷度阈值和雷诺数阈值存在匹配关系。基于过冷却器安全运行需求,过冷度阈值宜为2℃～3℃,蒸发温度阈值宜为-4℃～-6℃。当过冷度、蒸发温度和雷诺数阈值分别为2℃、-6℃和9000-12000时,过冷却器安全运行时间约为14380s。其次,采用超声波作用下的分子动能成核理论阐明了过冷水结晶机理,并采用超声、成核率和颗粒动力学理论建立了促晶罐多相流数值计算模型,并分析了超声参数、过冷水流量、促晶罐高径比对冰浆含冰率的影响。结果表明,临界冰核尺寸随超声参数的增大呈现出先增大、再稳定、最后减小的现象;含冰率随过冷水流速、促晶罐高径比的增大呈现出先增大、后减小的现象;最大含冰率与超声参数、过冷水流速、促晶罐高径比阈值存在匹配关系。基于促晶罐冰浆高含冰率的需求,超声强度宜取40W～50W、频率宜取30k Hz～35k Hz,促晶罐高径比宜取3～4.5。在3℃过冷度下,过冷水入口流量为3.5m~3/h,促晶罐高径比为4时,促晶罐内冰浆的最大含冰率可达3.8%。最后,根据颗粒动力学理论阐明了冰浆输运过程中流态的变化,以晶粒聚集与破碎效应为基础建立了冰浆输运数值计算模型,并分析了流速、含冰率和初始冰粒粒径对冰粒分布的影响。结果表明,局部含冰率最大值随流速增大呈现出先减小、再稳定、最后增大的现象;局部含冰率最大值随含冰率及初始冰粒粒径增大而增大;大颗粒占比较大的位置与含冰率较大的位置存在一一对应关系;悬浮流型冰粒分布均匀,颗粒分布较为均匀,有利于冰浆输送。研究发现:当流速处于1.0m/s～2.0m/s范围内,冰浆处于悬浮流型。为了便于通过流速控制冰浆流态,冰粒粒径宜在0.2mm以下,且含冰率不宜大于8%。过冷法动态制冰与输冰系统设计指导原则的制定将推动冰浆蓄冷技术在低碳、韧性区域供热供冷系统中的应用。