管道运输是天然气输送比较安全经济的一种方式。与其它工程结构一样,输气管道在运行过程中也会受到多种内外因素的干扰,如管道腐蚀、材料缺陷、第三方破坏等,从而导致管道发生孔口泄漏或断裂。天然气泄漏后扩散到大气中,若达到一定浓度并遇到火源就可能发生燃烧或爆炸,造成严重的人员伤亡和巨大的国民经济损失,同时带来恶劣的社会及政治影响。因此,对可能发生的天然气管道泄漏事故进行定量风险评价,从而把输气管道的盲目被动维修变为预知主动性维护,以达到风险最小、效益最大的目标。本文重在研究天然气管道泄漏扩散规律及危害后果的分析,目的在于对可能发生的泄漏事故的影响范围做出定量评价。本文首先简要介绍了国内外气体泄漏扩散及事故分析研究的现状。然后对射流理论进行分析,应用计算流体力学理论,系统地研究了输气管线泄漏后泄漏率的计算模型,分别为小孔模型、大孔模型及管道模型,并得出各自的使用范围: d / D≤0.2时,使用小孔模型;0.2≤d / D≥0.8时,使用大孔模型; d / D≥0.8时,使用管道模型。根据流体力学和热力学等相关知识,建立起天然气泄漏后在大气中扩散的控制方程,采用计算流体力学仿真软件Fluent对天然气泄漏扩散进行模拟,并分析泄漏孔径、风速以及障碍物等因素对扩散结果的影响;较为系统地比较了各种气体扩散模型,选择高斯模型计算出输气管道泄漏扩散危害区域,并得出扩散区域与泄漏孔径、风速之间的关系;最后,系统地归纳出输气管道泄漏事故树,建立起喷射火、火球以及蒸气云爆炸危害的物理模型和危害模型,界定了以事故点为中心的不同程度危害半径,得出各种事故模型的危害程度均随着距事故点距离的增加而逐渐降低,最后趋于平稳的结论。本文以理论分析和计算机仿真等手段对输气管道泄漏扩散造成的危害范围以及事故后果进行了较为全面的分析和应用研究,采用的方法和得出的结论对输气管道泄漏事故的定量风险评价具有一定的参考价值。