基于水在高压下的相图,在食品高压冻结解冻技术中,引入压力作为第二个控制参数,与温度一起控制相转变,通过增大传热温差和过冷度等方法,提高传热速率、降低冰晶尺寸,从而减小冻结解冻过程对食品结构的破坏。在对前人在该领域的研究工作进行总结和综述后,本文通过模拟计算的手段,重点研究了高压热力学性质计算、压力降低解冻时间、压力介质自然对流对传热影响、自然对流对相变边界影响等问题。以水和冰Ⅰ为研究对象,编制相应MATLAB计算程序,对其高压下的热膨胀系数、等温压缩系数、比体积、热容等相关热力学性质进行计算,并将计算结果应用于传热及相变过程的求解中。水的热力学性质计算模型适用于-30～120℃温度范围和0～500MPa压力范围,冰Ⅰ的热力学性质计算模型适用于-30～0℃温度范围和0～210MPa压力范围。利用显热容法处理潜热释放,分别模拟了冰Ⅰ在常压和高压下的解冻过程。考察了不同因素对处理效果的影响,以及不同样品尺寸和压力条件下的解冻时间。结果表明:压力辅助解冻能够显著缩短解冻时间;相变温度降低是引起压力辅助解冻过程解冻时间缩短的主要因素:随着样品尺寸增大,解冻时间缩短效果明显;同一样品的解冻时间与处理压力成二次曲线关系。通过N-S方程与传热方程的耦合计算,考察了不同样品填充率下压力介质自然对流强弱及其对传热效果的影响,得出了单独考虑热传导与附加自然对流情况下不同时刻的压力介质速度、温度分布。结果表明:当样品填充率较小时,自然对流能够很大程度地强化传热效果;由于自然对流作用,小样品侧部和大样品上部压力介质内产生相对较大的速度场,加压结束后速度场迅速变小;对流传热效率随加压速度、目标压力增大而显著增大,而随初始温度变化不明显。利用显热容法和高斯函数算子处理潜热释放,运用Carman-Kozeny方程处理相变过程中固液相界面的动量传递,建立了流-热耦合数学模型,模拟计算了常压下的冻结、解冻过程,得到了不同时刻的相变边界及速度、温度的分布规律。结果表明:自然对流能够显著影响相变边界形状及推进轨迹;相变过程中液相区内会产生以4℃温度等值线为边界的旋涡;冻结过程比解冻过程受自然对流影响程度大。