相变蓄能技术与太阳能热水系统中生活水箱的耦合可实现对太阳能的错时利用,从而有效缓解其由于间歇性和不稳定性等特征导致的能源供需不匹配问题。然而,考虑到生活水箱中常用相变材料（如石蜡与月桂酸等）的传热系数相对较低,对其进行封装后应用在生活水箱中的充放能速率也相应较慢,限制了其在生活水箱中的应用与推广。而现有研究应用中常用的强化换热方法（如添加翅片或膨胀石墨等）往往会导致蓄能密度降低与石墨沉降等问题。针对此,本文提出在不添加外物的基础上,对当前水箱中应用最为广泛的圆柱型封装结构进行优化改进,通过减小其底面/顶面半径比形成侧壁面倾斜的倒圆锥型结构,使得固态相变材料在重力作用下自然沉降时可充分与面积占比较大的侧壁面发生接触熔化,从而实现相变材料熔化性能的提高。为探究倒圆锥型封装相变材料熔化性能,本文建立了相应熔化传热模型,并通过可视化实验进行了验证。在该模型的基础上,将倒圆锥型和圆柱型结构封装相变材料的熔化性能进行了对比和分析,并研究了封装结构参数的变化对封装相变材料熔化性能的影响。此外,本文通过建立人工神经网络模型实现了对不同结构参数的倒圆锥型封装相变材料液相体积分数的预测,并通过将预测结果与熔化传热模型计算结果对比,验证了所建模型的准确性。本文主要结论如下:（1）与圆柱型结构相比,倒圆锥型结构可充分利用固态相变材料与侧壁面间的接触熔化,从而有效提高相变材料的熔化性能。在相同体积（1.74e-04m~3）和高度（0.055m）下,倒圆锥型结构封装相变材料完全熔化需2520s,与圆柱型结构相比缩短了690s,熔化性能提高了21.5%。（2）倒圆锥型结构封装相变材料熔化过程中,除固态相变材料与侧壁面间的接触熔化外,液态相变材料的自然对流对相变材料熔化性能也具有重要影响,且侧壁面处形成的Rayleigh-Bernard环流会加大该处液态层厚度,导致相变材料接触熔化性能有所削弱。（3）倒圆锥型结构高径比的增大会削弱侧壁面的接触熔化速率,但同时加快了侧壁面液态相变材料的自然对流传热速率,同时,封装结构的上表面面积以及侧壁面面积大小会随着高径比的变化而发生改变,从而影响通过表面的传热面积与瞬时传热量。在这些传热因素共同影响作用下,封装相变材料的完全熔化时间随着高径比的增大呈现先上升再下降的趋势。当封装结构体积（1.74e-04m~3）保持恒定时,高径比为2的倒圆锥型结构封装相变材料的完全熔化时间在本文选取的5种高径比中达到最大,熔化性能最差。在实际工程应用中,应结合具体要求选择合适的封装结构高径比。（4）封装结构底面/顶面半径比的变化会导致封装结构型式发生变化,从而影响封装相变材料的熔化性能。随着底面/顶面半径比的增大,封装相变材料的完全熔化时间先上升再下降。以本文控制封装体积（1.74e-04m~3）和高度（0.055m）恒定时的分析为例,当半径比为1/2时（即倒圆台型结构）,封装相变材料的完全熔化时间最长。一个有趣的发现是,与倒圆锥型结构封装相变材料完全熔化时间（2520s）相比,正圆锥型结构封装相变材料完全熔化仅需2100s,熔化性能提高了16.7%。在实际工程应用中,为了有效提高生活水箱空间的利用率并减小布置难度,可将正圆锥型与倒圆锥型结构间隔布置,在有效利用空间的基础上实现水箱蓄热量和蓄热效率的同时提高。（5）在采用神经网络模型对封装相变材料的液相体积分数进行预测时,基于训练集、验证集与测试集数据的预测结果均方根误差MSE和相关系数R分别为4.08e-05、4.05e-05、3.71 e-05与0.99968、0.99968、0.99971,具有较高的预测精度,且与传统理论传热模型相比具有更快的预测速度,可为实际工程设计提供技术参考。在本文研究的基础上,未来可进一步结合布置位置和用水特性等因素探究倒圆锥型结构封装相变材料在生活水箱中的应用效果,同时根据其在水箱中的充放能特性开发出与用水需求相匹配的运行控制策略,从而为其在实际生活热水系统中的高效应用提供理论设计基础。