汽车排气噪声是整车最主要的噪声源之一,其危害涉及人类的身心健康、环境和经济发展等方面,控制排气噪声最有效的途径是安装排气消声器。排气消声器是一种阻碍声传播而允许气流通过的降噪装置,在降低排气噪声的同时也增加了排气阻力,从而影响了汽车的经济性和动力性。探索高消声性能、低排气阻力的消声器设计方法一直是排气噪声控制工程的一个重要课题。排气消声器是由基本的消声单元(扩张式、共振式、阻性消声器等)构成,本文首先根据前人的研究成果,利用数值分析方法分析总结了扩张比、穿孔孔径、流阻率等结构参数及外界条件对消声单元及其组合结构的声学和流场性能的影响规律,对现有研究成果中存在的矛盾结论和疏漏点进行纠正和补充,为消声器的设计开发打下理论基础。其次,本文按照相关国家和行业标准,搭建了发动机及排气消声器的性能测试平台,对由企业提供的消声器方案(以下简称企业方案)及替代直管进行台架试验,测试了发动机13种稳态工况下的功率、进气流量、进排气压力及排气噪声频谱等数据。根据实验数据分析出企业方案存在低频域消声性能不足和内部湍流运动强烈的问题,并利用替代直管的实验数据分析了该发动机排气噪声的频谱特性,为排气消声器的声学设计提供数据支持。根据企业提供的发动机及排气系统的结构参数,在软件GT-Power中建立两者的耦合模型,通过与实验结果的比较发现数值分析的误差基本在5%以下,验证了该模型的有效性,并在后续消声器的设计过程中利用该模型分析了所设计的消声器方案(以下简称设计方案)与发动机的匹配程度。最后,提出了消声器正向设计的流程,采用从确定设计目标到总体方案再到具体设计的思路,以声学性能为主,流场及其他性能为辅,以主消声器的设计为主,副消声器的设计为辅,从排气噪声频谱的角度出发,通过基本消声单元的合理选择、计算和组合来逐步完善消声器的设计,再根据内部流场分布图进行改进和整体性能的验证。完成设计后通过与企业方案的对比验证了设计方案的可行性,同时也说明了本文提出的消声器正向开发思路的合理性,对汽车排气消声器的设计开发具有参考价值。