随着我国汽车工业的快速发展，汽车产业技术的加快转型，基于经验试凑设计的汽车消声器传统设计方法由于其设计周期长、开发费用高等原因，已越来越不能满足经济社会对汽车排气噪声的苛刻要求。因此，研究各种计算机虚拟仿真技术，开发适用于消声器产品研发的商用软件以及在物理样品面世之前，应用虚拟试验技术，构建虚拟产品，建立虚拟试验模型，准确预测产品性能，缩短开发周期，节约开发费用已经成为业界普遍接受和运用的先进技术与方法。论文以发动机虚拟仿真软件GT-Power和GM3D为平台，以某乘用车排气系统为研究对象，建立发动机及其排气系统的虚拟分析模型进行耦合分析，总结出快捷的排气系统消声器正交试验设计方法。论文完成了以下工作：1）利用GT-Power软件的声学模块，分析消声器结构参数对消声器声学性能的影响。消声结构主要研究进出管异轴型、旁边腔型、双层管型；双层管型结构主要分析双层管外管穿孔率、双层管外管穿孔直径、双层管外直径以及双层管内外穿孔分布对消声器性能的影响。2）建立某发动机及其排气系统的耦合虚拟模型，在GT-Power中联合仿真。以发动机尾管噪声为消声器声学边界条件，对原消声器声学特性和动力特性进行分析并验证模型的准确性。3）运用正交试验设计法优化消声器结构参数。以消声结构参数为因素水平，进行正交试验设计；再与原发动机耦合计算分析，得出消声器结构参数的最优组合结果；总结了汽车消声器虚拟仿真建模和正交试验流程，得到了发动机排气系统耦合设计的一般方法。论文通过对排气系统与发动机的耦合建模，运用正交试验技术优化消声器结构参数，得到了发动机及其排气系统的耦合设计的一般方法，对汽车消声器设计和汽车消声器行业的技术进步具有理论指导意义和实际工程应用价值。