催化器和消声器是整个排气系统的核心部件,催化器用于减少车辆尾气污染物的排放,消声器用于降低尾气噪声,从而达到车辆排放标准和满足乘客的舒适性要求。催化器和消声器紧耦合组成的催化消声器兼具减排降噪的功能,节省排气系统的空间结构。基于国六排放系统研发的催化消声器,由DOC、DPF、SCR载体和消声器组成,目前这种结构的性能在国内的研究还比较少。本文对新型催化消声器的流场特性、声学性能与结构强度进行了研究,为进一步的催化消声器优化设计提供参考依据。基于催化消声器三维几何模型进行网格划分,建立考虑尿素溶液的喷射和化学反应的流体仿真模型,并进行流体计算。根据计算结果,分析催化消声器流体的速度场、温度场、压力场,并结合速度均匀性系数、压力损失、质量分数均匀性系数定量评价。结果表明,催化消声器载体流速分布均匀,温差小,产生的压力损失较大,而SCR载体进口截面的NH₃质量分数均匀性系数较低,有进一步优化空间。搭建催化消声器声学有限元模型,计算声学传递损失,对催化消声器的消声性能进行分析。同时,探究了载体个数、流速等参数对催化消声器消声性能的影响。基于双向流固耦合方法,建立流固耦合计算模型,利用流体域与固体域之间热流量、温度的传递,计算热载荷下催化消声器壳体的热应力与热变形,并结合壳体材料的屈服极限,分析其高温下的结构强度。通过催化消声器流场特性、声学性能与结构强度的分析研究,在催化消声器模型基础上进行优化,研究了尿素喷嘴位置在三种不同的角度下SCR进口截面的速度均匀性系数与反应物的质量分数的变化规律。通过三种方案的分析比较,尿素喷嘴位置顺时针旋转10°的优化改进,对催化消声器SCR载体催化效率的提高更显著。