设计高消声性能、低压力损失的消声器是目前汽车噪声控制中的重要课题。传统消声器设计中,往往根据消声器控制尺寸和推荐参数,结合设计者经验设计消声结构,通过分析传递损失评价其声学性能。这种设计方法虽然在一定程度上能获得消声器声学性能,但由于传递损失只与消声器自身结构有关,不涉及声源和管道末端的声学特性,因此不能得到消声器与发动机耦合后的实际消声效果。另外,当消声结构声学性能不符合要求时,后续的结构参数优化设计往往单独进行,优化结果为每个参数最佳值。这种方法未能考虑各个参数同时改变时的相互影响且不能在声学性能最佳的同时确保空气动力性能也是达标的。为准确获取某实际汽车消声器的声学性能和空气动力性能,并能针对其不足之处进行合理改进。首先,本文基于GT-Power软件建立了汽车发动机和进排气系统模型并进行耦合,将耦合后的发动机出口气流压力、流速和温度等相关物理量作为消声器声学仿真的边界条件,继而对消声器插入损失、压力损失进行仿真分析。结果表明:(1)在1000-2500 r/min范围内消声器插入损失未达到要求,尤其在常用转速2500 r/min时,仿真值与目标值相差最大,消声效果差。(2)随着转速增加,消声器压力损失呈上升趋势但远小于目标值0.20 bar,空气动力性能良好。其次,针对消声器插入损失不足转速下的尾管噪声,进行了1/3倍频程分析,确定了噪声分布的主要频率范围。在此基础上,选择主副消声器间的连接弯管直径、主消声器穿孔直径和消声器尾管长度作为结构优化参数,首先探讨了三者单独改变时对消声器尾管噪声和压力损失的影响,结果表明:只减小连接弯管直径可以降低尾管噪声,但消声器压力损失会明显增大;只增大穿孔直径可以降低消声器尾管噪声和压力损失但影响较小;只增加尾管长度可以降低消声器尾管噪声且对压力损失影响较小。最后,基于DOE方法,对该消声器进行改进,改进后的消声器整体插入损失有了明显提升且基本在目标值以上,尤其在常用转速2500r/min下,其值由19 dB提升至30 d B,效果显著。虽然改进后消声器压力损失有所提升,但变化相对较小。改进后的压力损失最大值为0.13 bar,远低于目标值0.20 bar。改进后的消声器综合性能得到显著提高。