大型动力设备的排气噪声对工作人员危害极大，由于噪声源强烈，需求消声能力更好的阻抗复合式消声器，因此，掌握阻抗复合式消声器的理论设计依据具有重要意义。本课题以如何合理的向消声性添加吸声材料为主要研究目的，从吸声外壁和空气夹层两方面研究了阻抗复合式消声器的声学性能。吸声外壁是阻抗复合式消声器常用的结构框架，为研究吸声外壁对消声器声学性能的影响，本文采用解析法计算了阻性全包覆式消声器的传递损失。在解析过程中，阐述了声波在阻性膨胀腔和阻性插管中的二维解析表达式，推导了阻性全包覆式消声器的声学边界条件。通过模态匹配法获得了该消声器的传递损失，经过计算分析，得到了吸声材料流阻、穿孔板穿孔率、消声器几何尺寸对消声器声学性能的影响规律，间接获得了吸声外壁的设计原则。由于空气夹层能提高吸声材料的低频性能，被广泛应用于室内消声设计。为提高消声器的低频性能，将此种设计引入消声器是近年来一种新的尝试。本文采用解析法研究了空气夹层对消声器声学性能的影响。在解析过程中，为了能体现穿孔板对声学性能的影响，重新推导了三层介质管道的耦合方程。通过计算分析空气夹层式消声器的传递损失结果，研究了穿孔率，空气夹层厚度及膨胀腔长度对消声器声学性能的影响规律。为了验证空气夹层解析理论的正确性，加工设计了空气夹层式消声器的实验模型和声波测量管路，测量了超细纤维棉和离心玻璃纤维棉的声学特性参数和该消声器的传递损失曲线。通过实验结果与理论结果的对比，验证了空气夹层理论的正确性。在得到了吸声外壁和空气夹层对消声器声学性能影响的基础上，运用有限元手段优化了复杂阻抗复合式消声器的声学性能。通过有限元的计算发现，改变该消声器的空气夹层厚度，吸声外壁尺寸及进口插管长度后，提高了该消声器5dB至10dB的消声量。