消声器设计的主要目标为降低气流的沿程压力损失和提高噪声主要频带内的传递损失。本文分别采用多学科尺寸优化方法及拓扑优化对消声器性能优化进行理论研究,并结合实际车辆进行了消声器实车实验及阻抗管传递损失测量。针对多腔穿孔管抗性消声器优化问题,文中综合考虑消声器的声学及流场性能,通过数值分析进行多学科优化分析与设计。在声场与流场分析中,分别采用基于Helmholtz方程和Navier-Stokes方程的有限元离散方法,建立了声学和流场两个学科的加权目标函数,并对比分析了基于灵敏度的NelderMead算法及基于随机抽样的Monte Carlo算法的多学科优化结果。另外,通过结合Matlab遗传算法工具箱与Comsol软件进行联合仿真,设置合适的种群大小和迭代数,成功实现了消声器声学-流场多学科优化,并与Nelder Mead及Monte Carlo算法的优化结果进行了对比。尺寸优化方法对设计者的经验依赖性大,不能改变已有结构的拓扑,而拓扑优化则有助于提出创新性的功能结构。基于Delany-Bazley多孔材料经验公式,本文建立了包含多孔材料的三相材料插值模型,并结合Helmholtz偏微分方程过滤技术及Heaviside函数平滑方法,对二维消声器进行了传递损失最大化拓扑理论研究。对于流道压降最小的拓扑优化问题,本文则基于Darcy-Stokes方程,通过调整方程中的体积力项,引入一种人工多孔材料渗透率系数,并对多孔介质、流体和固体三种状态进行插值。针对客车进气方腔噪声,本文采用LMS公司设备进行了现场声压数据采集和频谱分析,确定了主要噪声频段,并采用尺寸优化方法进行了消声器优化设计。优化后的消声器进行了实车安装声压级测试,与原始消声器进行了对比,声学性能得到提高。为了排除实验现场其他噪声干扰,对消声器进行了阻抗管传递损失实验,结果表明理论仿真值与实验测量值吻合良好。