发动机排气噪声作为车辆的主要噪声源之一,目前主要从噪声的传递路径方面对其进行控制,即采用安装排气消声器的方式。考虑到针对消声器设计方面的研究已经相当成熟,而且结构复杂消声器的安装会导致发动机的排气背压过高,致使排气不畅,进而影响发动机的经济性和动力性。本文从排气噪声的声源和废气余热回收方面入手,以降低燃烧室-气门-排气道结构的偶极子和四极子噪声声源强度,提高消声器声学性能、空气动力性能和余热回收能力为目标。通过CFD和声学有限元手段研究不同结构参数对发动机排气系统声源和可余热回收特型消声器性能的影响。利用Fluent软件进行气动声学仿真,分析了“燃烧室-气门-排气道”结构气动声源产生的原理及其与发动机转速之间的关系,并提出通过增加排气门过渡圆角半径来降低气动声源强度的措施。通过控制亥姆霍兹共振器颈部形状和共振腔体积不变将共振腔更改为不同形状的圆柱腔,基于声学有限元软件Virtual.Lab研究亥姆霍兹共振噪声产生的原理,探讨其声压级与共振腔形状之间的关系,发现一阶固有频率为亥姆霍兹共振频率;颈部空气柱共振,造成整个腔体声压级较高。研究了气柱固有频率与管道结构参数(长度、弯曲半径、弯曲角度)之间的相关性,发现仅管道长度对气柱各阶固有频率影响较大,其余因素几乎不产生任何影响。通过改变特型消声器扩张腔周向翅片数并基于数值模拟的手段,讨论了扩张腔形状对单扩张腔消声器传递损失和压力损失的影响规律,发现其有助于改善单扩张腔消声器的高频消声性能,翅片数为36时,压力损失最小。设计一种可余热回收特型消声器,并仿真分析了其空气动力性和余热回收能力受冷却介质流速的影响程度,发现其压力损失较原消声器大大降低;增加空气流速可以提高特型消声器余热回收性能和空气动力性能。