膨胀室消声器在消除噪声的同时承受着气流的冲击,内部气流和外部薄壳结构产生的相互作用会改变消声器的固有声学属性和结构再生噪声,严重降低其实际消声效果。因此,探究结构-声耦合效应影响的传递损失和结构声辐射变化,对消声器使用性能的提高具有重要现实意义。首先,给出膨胀室消声器基本理论,探讨了消声器的声学和空气动力性能,表明了单膨胀室消声器结构参数对声学、空气动力性、腔体流速和湍动能分布等的影响,得到了不同内插管组合下的传递损失、阻力损失变化;提出抗性单入双出型排气消声器的结构。其次,构建消声器结构-声耦合理论分析模型,在模态分析基础上采用模态叠加法对结构-声耦合作用进行考虑,计算比较耦合影响下的传递损失。结果表明:传递损失会在耦合作用下发生不同程度的突变,从而影响消声器的使用稳定性;纵横比变小、温度升高可以减小耦合作用对传递损失的影响;突变的形成主要受到结构模态的影响,通过加筋提高结构模态可以改善耦合传递损失的变化。进而,采用FEM-BEM法对膨胀室消声器结构声辐射进行分析。对比消声器流速、安装约束及形状结构对其声辐射的影响,结果表明:流速增大会使辐射噪声变大;进出口同时约束可降低总声功率级;圆形截面膨胀腔、内插管式消声器产生的辐射噪声最小;消声器辐射声场多呈对称分布;在大壁面处加厚或外部加筋能够有效减小消声器整体辐射总声功率级。最后,为了进一步提高消声器使用性能,采用CFD法对多入多出型的消声器进行了阻力损失探究。着重以双入双出同轴型和交叉型消声器为研究对象分析了结构参数对阻力损失的影响。结果表明双入单出型消声器的阻力损失最大;入出口管相对角度变化对交叉型消声器影响较大;出口管距离和腔体直径增大使同轴型与交叉型消声器的阻力损失分别减小和增大;腔体长度增大使同轴型和交叉型消声器的阻力损失分别增大和减小;两种消声器的阻力损失都随入出口管直径增大而减小;增加内插管和过渡结构可以降低消声器的阻力损失。通过对原设计的排气消声器进行末端开孔、过渡结构等组合优化,在不影响声学性能的基础上,消声器的空气动力性提高了21.8%,优化效果明显。