能源与环境是本世纪人类所面临的两大研究主题,所以人们对车辆噪声与经济性给予了越来越多的关注。本文以在车辆噪声控制中起关键作用的消声器为研究对象,开展了消声器中最常用的扩张腔式消声结构流体力学与声学两方面的研究以期获得消声量大并且排气背压小的结构设计。本文通过流体力学有限元方法(二维、三维和对称方法)和三维声学有限元方法对扩张腔消声结构的参数化模型进行了细致的分析,研究了这种结构的各个组成部份的位置、大小、形状和数量对其流体力学与声学性能的影响,指出插入管端口是影响整个结构流体力学性能的关键,消声结构流体力学性能的根源是气流通过时的平稳程度;影响扩张腔消声量的主要因素为声波传播通路截面突变的程度,并可以通过精细的设计扩张腔轴向长度获得宽频或指定频率消声量的大幅度提高。通过综合流体力学和声学有限元两方面的分析的结果,指出了采用方形扩张腔,采用多个短粗扩张腔串联,扩张腔壁面附吸声材料,使各管道同轴,在插入管端口加上圆角,并且令出口插入管管径略微大于入口插入管管径可以使消声结构获得最佳的声学和流体力学综合性能。最后对扩张腔消声结构的消声量进行了试验,试验结果验证了本文有限元分析的有效性,并指出今后的研究方向。