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季节冻土区自然冻结融化过程为"单向冻结"和"双向融化"。为提高冻融循环模拟环境与野外真实气象条件的吻合度,改变传统的"旁通循环式"设计思路,在制冷方式上,采用顶排风翅管式冷凝器和电加热器结构,配合风扇的扰动,将冷量从箱体顶部均匀向下稳态传递,实现土体"单向冻结";通过外部的高温循环装置控制箱体底部的水浴温度,配合环境温度实现土体"双向融化"。底部的蓄水池可通过土体的毛管作用和自动液位平衡实现自动补水。