噪声对人的健康和行为都会起到影响作用。通常对于不想要的或不需要的声音都可称之为噪声,这些不需要的声音会损害生理和心里健康。作为现代都市人城市中最主要的噪声污染来源为交通噪声,消声器是降低排气噪声的有效途径。目前,排气消声器系统的声学特性分析主要使用基于一维平面波理论的传递矩阵法、边界元以及有限元等三种方法。其中,有限元法相较于其它分析方法有其独有的优越性,所以在计算消声器的声学特性时候常常选用有限元法。结构优化设计是最近几十年新兴的一门学科,它通过将最优化技术向机械设计领域的移植和应用来进行机械结构优化设计。拓扑优化是机械结构优化的一种,其主要的优化算法移动渐近线法的方法和思想是:通过引入移动渐近线对结构的响应函数做一阶倒变量的泰勒展开,并实施凸线性规划将隐式问题显式化近似;这样原问题分离成一系列更为简单的严格凸的显式子优化问题;最后将子问题的解不断逼近最终解。通过对插入管消声器进行二维与三维有限元分析,它们的传递损失数值解之间虽说有误差,但是趋势相关——定性相符。造成误差的主要是因为实际上消声器都是三维实体且由于二维有限元无法考虑消声器的体积因素从而引起计算上的误差。讨论MATLAB可与COMSOL声学有限元分析之间的无缝连接和研究如何利用MATLAB计算一阶灵敏度。最后以二维有限元并结合一种基于梯度的优化算法——移动渐近线法来对简单膨胀腔消声器内部结构进行拓扑优化。接着在拓扑优化的基础上进一步研究了尺寸优化的方法。膨胀腔内部结构的变化会引起其传递损失的变化。联合COMSOL与MATLAB编程,数值计算结果表明在目标波数下优化后的消声器声学特性远优于简单膨胀腔消声器。