冰蓄冷中的冰球式蓄冰系统具有占地面积小、不易发生冰堵现象等优点,但由于相变材料的导热性能较差、载冷剂流经不均匀等原因阻碍了冰球式蓄冰系统的应用。本文采用计算流体力学（CFD）方法,通过Fluent软件对蓄冰球凝固行为进行数值研究,并利用泡沫铜对蓄冰球的凝固进行强化,采用焓孔隙率法描述PCM（相变材料）的凝固过程,采用多孔介质的局部热平衡模型数值模拟泡沫铜中相变材料与固体骨架之间的传热过程。通过将泡沫铜蓄冰球与普通蓄冰球和翅片蓄冰球进行对比,得出泡沫铜蓄冰球的蓄冰规律。本文在考虑自然对流的情况下得出了普通蓄冰球、翅片蓄冰球、泡沫铜蓄冰球、泡沫铜翅片耦合强化蓄冰球的温度场、冰演变过程、凝固率、总凝固时间和蓄冷能力的变化规律。通过Stefan（Ste）数探讨了表面温度对泡沫铜蓄冰球和普通蓄冰球的影响,并对泡沫铜蓄冰球的冰体积分数进行了无量纲分析。之后,通过研究多个蓄冰球内蓄冰系统的换热情况分析流动传热过程,在忽略自然对流的情况下探究了泡沫铜蓄冰球的流速、温度、流线、蓄冷量的变化影响。研究结果表明:在普通蓄冰球中,由于自然对流的影响,蓄冰球上部受自然对流影响较大;泡沫铜的加入抑制了球内的自然对流,均匀了球内的换热,主要加速了球上部的换热;翅片蓄冰球仍受自然对流的影响,但对蓄冰球进行分区蓄冷使蓄冷速度加快。泡沫铜蓄冰球冰体积分数无量纲分析结果表明普通蓄冰球的预测公式并不能预测泡沫铜填充下的冰体积分数,将孔隙率考虑入冰体积分数无量纲分析中,泡沫铜蓄冰球的凝固分数可以表示为孔隙率,Fourier数和Stefan数的适当组合,与以往的非金属泡沫预测公式相比,预测精度可提高20%。恒温壁面与流动壁面换热温度变化过程差异较大,主要和流速有关,流速越大,换热越快。在载冷剂流动情况下,泡沫铜对相变流体有阻碍作用。本文所述的翅片结构不仅可以使蓄冰球分区蓄冷,而且可均匀蓄冰球内的温度分布。为了使泡沫铜对蓄冰球具有最佳的强化效果,针对孔隙率,分析了关于投入产出性能的四个综合性能指标,得出了不同需求工况下的最佳孔隙率。提出了一种新的评价指标,可实时评价储能系统的储能性能,研究结果表明:与无强化情况相比,泡沫铜复合翅片可显著节省凝固时间83.5%,凝固速率提高6.1倍;孔隙率越低,总凝固时间越少,泡沫铜蓄冰球总蓄冰时间至少减少了72.7%,而减少的蓄冰能力只有9.7%。通过新的评价指标分析得出结合总蓄冷时间建议使用较高的孔隙率。对性能系数（COP）进行了分析,泡沫铜蓄冰球系统对比普通蓄冰球可显著减少耗电量,每晚比普通蓄冰球系统节约可达40 k Wh的电量。