微观液滴冻结是引起宏观结冰/结霜现象的根本原因。结冰/结霜现象广泛存在于航空、气象、电力通讯、冷藏制冷等生产和生活领域。为解决工程领域的积冰和除冰等问题,本课题开展具有变形特性的液滴冻结实验研究。以冰结构蛋白液滴和醋酸液滴为研究对象,探究了具有变形特性的复杂液体液滴冻结形貌特性变化及其传热特性。揭示单个液滴冻结相变过程的界面效应和热质传输耦合规律,为改善结冰、防冰和除冰相关的工程应用提供理论基础。理论研究方面,以固着液滴在过冷壁面冻结相变为基础模型,对其成核/再辉,冻结两个阶段相变过程进行理论分析。根据质量守恒定律,推导了液滴冻结过程轮廓变化的规律。冻结后的形貌取决于固液相的密度比、接触半径和初始接触角,通过MATLAB进行数值求解可得到液滴冻结后的轮廓。其次,根据能量守恒定律,建立液滴冻结传热模型,推导得到液滴冻结相界面高度随时间的变化规律和液滴冻结完成时间的关联式。实验研究方面,搭建液滴冻结实验平台,通过不同浓度、不同冷面温度的冰结构蛋白液滴冻结实验,观察到液滴轮廓趋于圆润的现象,揭示冰结构蛋白抑制结冰原理。结果表明:随着冰结构蛋白浓度增大,冻结前后体积膨胀系数随浓度的增加逐渐减小并趋于稳定。冻结后尖端角度随着冰结构蛋白浓度增大而增大,随着液滴体积膨胀系数增加而线性减小,且不随初始接触角变化而变化。液滴冻结前后高度比随浓度增加呈对数减小,不随冷面温度变化而变化。液滴冻结完成时间随着冰结构蛋白浓度增加线性增大,随着冷面温度上升指数增加。液滴冻结相界面运动,随着浓度增加相界面运动速度越慢,说明浓度增大对其抑制结冰能力有增强作用。实验研究了醋酸液滴冻特性,通过不同浓度、不同冷面温度的醋酸液滴冻结实验,揭示多组分溶液相变过程中分子运动机理。实验观察到醋酸液滴冻结后形貌呈宝塔状,且出现分层结构。随着醋酸浓度的增大,液滴体积膨胀变化越慢,液滴冻结后的高度越高。在冷面温度相同的条件下,液滴冻结完成时间会随醋酸浓度增长而延迟。醋酸液滴冻结相界面上升速率与冷面温度成反比,醋酸浓度越大,对醋酸液滴冻结有抑制作用。建立了醋酸液滴冻结传热模型,解释了醋酸冻结后液滴轮廓出现分层的原因,主要是由醋酸浓度差异造成的,揭示了醋酸冻结相变过程造成的分子动力学特性。在数值研究方面,建立轴对称Lattice Boltzmann（LB）物理模型,模拟冰结构蛋白液滴的冻结过程。结果表明液滴实验冻结相界面运动变化与模拟冻结相界面高度的变化和轮廓的一致性较好,验证了理论模型的正确性。