中文摘要：

气动汽车是以高压空气驱动发动机的一种新能源汽车。法国MDI公司已成功开发了W型12缸活塞式发动机，实现了气动汽车的工程应用，成为该领域的领跑者。本项目提出以单螺杆膨胀机为气动发动机，并以熔盐蓄热加热发动机进气，形成一种新型混合动力系统，以大幅度提高气动汽车的可靠性，动力性和经济性。申请单位在国内外首次研制成功单螺杆膨胀机，并在6bar压力下成功运行，同时也对熔盐传热蓄热进行了长达五年的基础研究，并首次测定和关联了熔盐受迫对流的传热系数。对上述混合动力系统的热物理过程的基础研究包括单螺杆膨胀机多级膨胀的热力过程分析，级间分配的设计与优化，变工况（变速度、变负荷）条件下的动力分析、运行控制和性能改善，多元熔盐工质的热物性测定和传热蓄热性能实验及高性能工质的开发，熔盐空气传热的强化机理和换热器的设计优化与规范。在此基础上将对气动和加热系统的能量比例分配和优化，以及整个混合动力系统的热力控制。

结论摘要：

对单螺杆膨胀机基元容积进行了解析法计算，获得了单螺杆膨胀机容积、压力随转角的变化规律。通过分析单螺杆膨胀机内各个通道内的泄漏情况，对其实际工作过程中的不可逆损失进行了定性分析。分别对螺杆直径155mm、175mm单螺杆膨胀机进行了压缩空气膨胀性能试验，获得了单螺杆膨胀机的转速特性曲线和压力特性曲线，分析了入口压力、出口背压、进口温度等参数对单螺杆膨胀机性能的影响规律。结合热力学理论及数值优化方法，对多级动力系统的级间分配、结构优化型式以及可行性进行了分析。得到了两级及三级动力系统不同结构型式的最优膨胀比，并针对不同功率需求获得了相应的优化动力方案，构建了较完整的新型动力系统理论研究体系。建立了单螺杆发动机动力系统的结构和数学模型，并采用火用分析方法对系统能效利用水平及各环节火用损失情况进行了研究，指出了提高系统总能效利用的途径。为了进一步降低压缩空气动力系统的减压损失，结合单螺杆膨胀机动力系统结构特征，初步设计了几种引射方案，分别对气体引射器工作特性、结构设计及动力系统引射性能进行了理论研究。计算分析表明，当采用引射器方案后，动力系统总输出功可提高约18%，体现了气体引射器体现了气体引射器应用于气动汽车动力系统中的优越性。提出了引射器结构设计的计算方法，为今后进一步深入研究及引射器结构设计提供了理论基础。配制了不同种类的混合熔盐，对熔盐的熔化潜热进行了测试，优选获得了相变蓄热优化配方。进行了恒纹管内熔盐强化传热的实验研究，获得了横纹管内熔盐传热和流动阻力的通用准则数关联式，并用三种强化传热评价准则对不同结构参数的横纹管的强化传热效果进行了评价。针对三种常见的单质硝酸盐（LiNO3、NaNO3和KNO3）和一种常见的混合硝酸盐（Hitec盐7wt%NaNO3+53wt%KNO3+40wt%NaNO2），对采用熔盐加热的单螺杆发动机动力系统进行了理论研究。获得了采用熔盐加热的最优化动力方案。针对各种不同结构型式的熔盐加热系统，选择以单位输出功所需质量最小为评价指标，获得了熔盐和压缩空气的最优质量比。本项目共发表论文17篇，其中SCI收录4篇，EI收录10篇，在国际学术会议上特邀报告2次，做分组报告2篇，全国学术会议上做分组报告6篇。申请专利3项，获授权发明专利2项。