现代天然气管网具有气源多、用户多、距离长、输气量大、压力高、压缩机站多、管道内部气体流向不确定等一系列特点,这给运营管理带来了极大的挑战性。为了保障生产和运营,尤其是重要城市和地区的供气与安全,需要借助天然气管网系统仿真软件开展天然气管网的规划设计、调度管理、操作控制、储气调峰、优化运行、管网系统故障分析等方面的工作。天然气管网仿真技术的实质即呈现或再现天然气管道中气体的流动规律和运行参数变化,而衡量仿真技术的主要标准是仿真精度和仿真速度。在现有天然气管网仿真理论和产品中,对管网的运行参数系统研究较多,而对管网设计参数系统和流体物性参数系统的变化及其对仿真的影响考虑较少。如天然气物性参数拥有多种不同的计算模型和方法,模型选取的不同可能会引起不可忽略的仿真误差;管道参数常作为仿真系统的输入参数,对仿真结果起着决定性的影响,但诸如管道长度、高程等参数本身不易准确测量,若将参数近似值代入仿真系统,会带来仿真精度的降低;缓变参数可能会随着管道运行时间、状态等因素而缓慢变化,如管径、内壁粗糙度、总传热系数等参数,对稳态仿真来说,其可以看成定值,但对于瞬态或在线仿真若仍将其视为定值或仅仅是关于位置的函数,则可能不会得到满意的仿真结果。针对上述问题,本文以提高管网仿真技术的仿真精度和速度为目标,对天然气物性预测优化进行了研究,基于16种不同的状态方程和经验方程算法以及5种校正模型,在不同的工况条件下进行天然气压缩因子预测,并与实验数据进行对比分析,进而得出了根据压力、温度、气体组分划分的天然气压缩因子算法优选表,从而为不同工况下的天然气物性预测提供了依据;同时,基于对传统管网仿真技术的适用性分析,本文重点研究了管道设计参数偏差以及管网缓变参数偏差对管网稳态、瞬态以及实时在线仿真精度的影响,并由此提出了天然气管网自适应仿真技术,建立了稳态和在线工况下的管网自适应仿真模型;此外,通过分析传统节点压力法模型对于仿真速度的影响,本文提出了针对大型多分段管网的拆分式节点压力法模型,通过实例分析,拆分式节点压力法模型可使仿真速度提高30%以上。基于研究结果,通过软件编制,自主开发出适用于任意管网结构的天然气管网仿真软件PZ1.0,通过对不同管网在稳态和在线工况中的实例应用,验证了PZ1.0的管网仿真技术和自适应管网仿真技术在复杂环状和复杂支状管网中的适用性,其中PZ1.0管网仿真技术平均相对偏差为1.5%,自适应仿真技术平均相对偏差为0.15%。