汽车尾气已成为空气污染物的主要来源.随着空气污染的日益严重,世界各国制定的尾气排放标准日趋严格.各大汽车厂商对低排放和零排放汽车的研制投入了巨大的资金和技术力量,消费者也对这类产品表现出极大的关心和兴趣.目前,这类产品主要有电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车.液氮汽车的概念最早于1972年由Boese等人提出液氮汽车以其零排放的特性引起研究人员的注意.从上实际90年代起,美国的华盛顿大学和北德克萨斯大学先后开始了液氮汽车的研究.单纯以液氮循环为基础的液氮发动机的输出功率不能完全满足需要,因此需要对其工作模式进行改进.该文按照拔顶循环的原理,提出将布雷顿循环和斯特林循环这两个高效率的循环与液氮的开式朗肯循环相结合,形成液氮-布雷顿循环和液氮-斯特林联合循环这两个拔顶循环.在布雷顿循环和斯特林循环中可以使用氦气作为工质,氦气的沸点较氮气的低,而且其比热较后者的大,因此这两个拔顶循环是可行的.热力学分析计算的结果表明这两种改进后的工作模式都能有效提高液氮的比功.在相同的压力条件下,等温膨胀可以输出最大的膨胀功.因此,膨胀机气缸内的膨胀过程越接近等温膨胀过程,膨胀机就能输出越大的比功.该文主对低温气动机膨胀机内的热力过程进行模拟计算,得到膨胀机结构及运行参数对整个循环的输出功的影响.首先,根据往复活塞动力装置热力过程模拟计算的知识,结合低温气动机的特点,作出一些简化假设,导出模型的控制方程和初始及边界条件;然后,离散化控制方程、初始条件和边界条件,得到描述模型的代数方程;再运用工程计算中最常用的Fortran语言编写一个针对这个课题的计算程序;最后,分参数变化的不同情况进行计算,将计算结构整理成图表进行特性分析.