随着汽车工业技术的快速发展,城市汽车数量逐年增加;汽车给人们生活带来便利的同时,也引发一系列问题,如交通事故、环境污染和噪声危害等。汽车噪声不仅影响车内乘客的舒适性,而且影响其工作效率和身心健康,因此降低汽车噪声成为汽车行业的重要目标。汽车排气噪声几乎占到整车噪声的三分之一,而控制排气噪声的主要措施是在排气系统加装消声装置,因此设计性能良好的消声器能够有效降低排气噪声。本文根据国家和企业要求,搭建发动机及其排气系统的性能与噪声测试平台。对无消声器的排气系统进行台架测试,记录其稳态和瞬态工况下发动机的功率、扭矩、壳体和尾管噪声。接着在GT-Power中建立发动机与排气系统的一维管路耦合模型,并进行模型验证。通过对发动机仿真模型的计算结果与测试平台的试验结果比较分析,证明所建立的耦合模型能够有效应用于发动机排气消声器设计的声学与流场分析。其次,通过比较测试数据和企业目标值,确定设计目标。以主消声器声学性能为主,利用消声器设计理论初步确定几种结构方案,通过比较各结构方案的声学和流场性能,得出较优方案。然后对该方案进行正交试验,通过统计分析试验结果,得出最优参数组合,确定基于一维仿真分析的消声器结构方案。使用流体计算软件Fluent对主副消声器内部气流的速度、湍动能、温度和压力进行仿真分析;利用三维声场分析软件Virtual.Lab扩大消声器传递损失的计算频率范围,探索主消声器在中高频段的消声特性。基于三维分析的结论,提出消声器的改进方案,并与原方案进行声场与流场性能比较。将上述改进方案导入GT-Power仿真模型中计算尾管噪声、插入损失。在结果满足设计目标时,对消声器样件进行台架试验,得到消声器的声学特性;通过与替代直管相应的数据比较,得到消声器的声学与流场性能。这种基于一维正交设计,三维性能分析与改进的消声器设计思路,能够为消声器的研究开发提供一种方法。