长期以来,“保护环境、节约能源”始终是动力机械发展的重要研究目标之一,人们不断寻找零排放的清洁能源。压缩空气发动机以空气为工作介质,是真正的零排放清洁能源,其介质能量直接由电能转化,不需要依托电池,不会造成二次污染。但是在目前的研究中,压缩空气发动机的能量密度较低,所以目前研究的重点都集中于燃油-空气混合动力的研究中。在燃油-空气混合动力的研究中,研究人员们普遍认为,能量的回收利用是提升压缩空气能量密度的最佳选择,其成本较低,并且能够提高能量利用效率,其中呼声最高的就是对内燃机余热的利用。燃油-空气混合动力储热器就是一种余热利用的实现装置,它利用高温的内燃机尾气进行储能,并将这些能量释放给低温压缩空气,从而增加压缩空气的能量密度,并在额定功率下增加压缩空气发动机的持续工作时间。在本研究中,提出了燃油-空气混合动力储热器的设计结构,并且利用Matlab软件设计了与该结构对应的优化设计程序。程序中应用的数值计算方法和模型可以实现储热器的选型论证和方案论证,为燃油-空气混合动力回热的利用提供了新的研究手段。针对燃油-空气混合动力储热器的研究,其主要工作内容有以下几个方面:(1)首先,是对燃油-空气混合动力储热器进行了初步设计,阐述燃油-空气混合动力储热器的基本工作原理。依据其工作原理,综合考虑其工作环境条件以及压缩空气发动机的工作过程,提出了一种合理的燃油-空气混合动力储热器结构设计方案。(2)其次,通过合理的假设建立压缩空气发动机的计算模型。基于Matlab软件建立该计算模型程序,分析程序计算结果得出影响压缩空气发动机在额定功率下续航时间长度的影响因素。利用计算结果可以验证燃油-空气混合动力发动机加装储热器的必要性,另外,该计算结果也是储热器进行储热、放热等工作过程数值计算所已知条件。(3)再次,是在压缩空气发动机的数值计算分析的基础上,利用Matlab软件设计和展示了燃油-空气混合动力储热器的数值计算程序,通过合理的假设和模型的建立,程序仿真了燃油-空气混合动力储热、放热等工作过程。最后,利用该程序模型进行模拟给出本研究的结构设计最优化方案,并且利用数值结果展示了最优化方案下设计出的储热器对压缩空气发动机的性能的提升和改善。(4)最后,通过分析本次研究结果,对燃油-空气混合动力储热器设计提出了一些客观合理的建议。同时分析总结了从储热器设计方案到数值程序中存在的一些研究的内容和方法上的局限性,提出了本研究的一些深入探讨方向。