随着汽车工业的快速发展,燃料短缺问题日趋严峻。经过不断探索,新能源汽车逐渐驶入千家万户,新能源汽车的应用对雾霾有较大的抑制作用。汽车动力设备的发展从蒸汽机时代、内燃机时代渐渐发展到的新能源时代。从宏观上看,传统动力设备都通过燃料燃烧,对外做功,燃烧过程对环境的污染是不可避免的,电动汽车的废旧电池也会间接地对环境造成污染。因这些问题的存在,国内外专家学者对气动发动机的研究逐渐深入。本文以多学科交叉的方法并结合流体动力学理论,设计了一款两级气动发动机,进行了气缸内流场动态仿真分析与实验,探索了空气储能介质对气动发动机性能的影响。通过总结国内外气动发动机各种结构和性能的研究热点,提出了一种以某空气压缩机为原机型的新型气动发动机,经过理论分析、设计加工及台架实验等一系列工作,最终完成了样机制造。在计算流体动力学以及CFD软件的支撑下,对该款气动发动机的缸内高压气体动态流动过程进行了仿真分析,由微观的精细分析得出了缸内动态流场对气动发动机功率、效率等的影响。通过仿真计算与实验结果的对比,为气动发动机的进一步优化提供了参考。本文主要内容如下:首先论述了气动发动机工作原理及设计方案;对缸内流场建立三维模型和控制方程,并介绍内部湍流模型,同时分析缸内流场动态流动和整机运动状态,模拟缸内压力和速度的变化,计算发动机有效功率,并基于MATLAB对发动机活塞运行状态进行仿真;最后对气动发动机台架实验和仿真结果进行了对比分析。