结霜现象广泛存在于自然界以及制冷、低温、航空航天等工程领域。当含湿气流流经温度低于水凝固点的翅片管气化器表面时,水蒸气便会在翅片管上结霜。霜层的存在会增大传热热阻,使流道压力损失增大,降低气化器的换热效率,增加能耗,带来诸多不利影响。因此,研究结霜问题对了解霜层生长对翅片管气化器换热特性的影响,探索有效的气化器抑制结霜方法,节约能源具有重要意义。本文对霜层生长分形特性及翅片管气化器在结霜工况下的换热特性进行研究,首先搭建霜层生长实验台,对自然对流条件下深冷表面结霜进行实验研究,得到结霜前期霜层厚度、深冷表面温度以及通过深冷表面的热流密度随时间的变化规律；同时对霜层生长形态进行实验观测,得到不同时刻霜层生长图像,重点对霜层生长过程中的分形特性展开研究。应用分形理论,获得深冷表面霜层剖面的孔隙面积分布分形维数及孔隙率,结合多孔介质传热传质理论,建立霜层导热的结构模型,求解出实际霜层导热系数。计算结果表明用该方法确定的霜层导热系数与实测得到的霜层有效导热系数值域范围是相符的,并通过与其他导热模型的比较,验证了将剖面面积分布分形维数引入导热模型以确定霜层导热系数的可行性。在此基础上,分析了翅片管气化器表面凝华结霜基本传热传质规律,对结霜工况下翅片管气化器换热性能进行了定量分析。最后,基于分形理论的DLA模型,结合实验观测到的深冷表面霜层生长规律,建立霜层生长二维模型,数值模拟了不同时刻霜层生长过程。从分形维数和霜层密度两个方面对模拟结果和实验结果进行对比分析,结果表明霜层分形维数的大小与霜晶体在空间的分布密集程度以及复杂程度有关,随着霜层厚度的增加,分形维数随之增大。模拟结果和实验结果较好的一致性验证了数值模拟的合理性,对进一步修正生长模型进而模拟不同因素对结霜影响的研究奠定基础。