喷淋冷却是控制船舶发动机排气温度的有效方式之一,因喷淋冷却引起的排气管路内的温度梯度会直接影响排气管道内声传播速度及烟气密度,进而改变排气管道内声传播规律,使得对管道及消声器的声学预测更为困难。本文从管道声学理论求解、消声器有限元数值计算、工程应用及试验研究等方面,探究了温度梯度对管道及消声器声学性能的影响。本文在定常温度波动方程的基础上,推导出了考虑线性温度梯度的声波动方程,并引入适用于排气管路的声学边界条件,得到了线性温度梯度下的声传播解析解,结合解析解,分析了温度梯度对声压幅值和波长等声学性能的影响,通过对比不同温度梯度下的计算结果,得到了声场整体波形会随温降梯度的增加而向声学入口端偏移量的特性。基于MATLAB语言,本文采用伽辽金加权余量法编写了具有温度梯度的二维管道声学限元数值算法,得到考虑线性温度梯度的管道声传播在典型频率下的数值解,通过对比声学解析解、商业软件计算结果,验证了本文有限元算法计算结果的合理性。针对喷淋冷却式排气管路及消声器,在自编有限元程序基础上,采用温度拟合方法编写了快速求解算法,通过将计算结果与CFD-Virtual Lab商业软件耦合计算结果的对比,验证了耦合计算方法求解喷淋冷却引起复杂温度梯度声传播计算的合理性。通过对喷淋冷却管路及消声器模型的计算分析,探究了喷淋冷却对提升排气系统低频声学性能的影响,对消声器的紧凑化设计具有工程意义。针对典型复杂结构喷淋冷却式排气消声系统,本文利用CFD-Virtual Lab耦合方法进行声学性能数值计算,搭建了试验台架进行了声学测试,验证了声学预测结果的正确性,同时也验证本文中温度梯度对管道及消声器声学解析解与有限元数值求解算法的合理性。