为了满足法规要求以及提升驾乘体验,汽车NVH性能日益受到生产厂商的重视。排气噪声对于车内噪声与车外通过噪声的贡献率均较高,且属于声场与流场高度耦合的气动噪声,这使得排气噪声的测试与数值预测均比较困难。为了推动排气系统正向匹配设计研究工作,本文从排气噪声三维数值仿真方法、排气模拟测试环境以及外声场气动噪声源空间定位等方面展开研究。针对排气外声场以及气动噪声预测问题,采用混合三维数值仿真方法对排气外声场进行研究,该方法充分反映了三维流场对声场的影响,能以可接受的计算量达到较高的求解精度,适于工程应用。首先通过大涡模拟湍流模型计算非定常三维瞬态排气流场,应用声类比方法提取气动噪声源,并计算其声传播及远场响应点的时域声压。研究发现,排气声场具有明显的空间指向性,其气动噪声源分布与流场密切相关。通过与实验对比,证明了该方法的有效性。为了对排气气动噪声源进行空间定位及实现外声场可视化,对传统的到达时差声源定位方法进行了相应的研究与优化。首先,研究声源定位误差与时差估计精度、传声器阵列布置形式之间的关系,推导出定位误差模型,获得了采用不同传声器阵列的空间定位精度。其次,基于时差估计值与声源空间位置之间的对应关系,提出了一种非线性的到达时差估计方法,降低了到达时差定位法对于声源位置的敏感。另外,以两个子传声器阵列对声源位置进行观测,利用观测值集合的协方差矩阵确定定位分布误差椭圆,将两误差椭圆的长轴交点作为优化后的声源定位结果,提高了定位精度。仿真和实验证明了此方法的有效性。针对多声源定位中出现的定位模糊问题,提出了一种利用冗余时差估计值对声源位置观测值进行识别和判定的方法,该方法可以有效的剔除虚假观测结果。另外,在对多声源位置观测值进行聚类分析以确定声源位置时,采用以声源波达方向进行聚类的方式,有效降低了多声源聚类分析的错误率,提高了多声源定位的定位精度与空间分辨率。设计搭建了一套排气模拟装置。该装置由气源、声源、流量计量装置、控制系统、半消声测试环境等组成,可以定量模拟不同的排气状况,便于排气系统气动特性和声学性能的测试,缩短测试周期。结合排气模拟实验装置和可视化的传声器阵列,对不同流速的排气声场进行了研究,实现了气动声源的三维空间定位。