近年来，全国因城市燃气管道泄漏而引发的火灾、爆炸等事故频频发生，事故所造成的环境破坏、财产损失和人员伤害更是让人触目惊心。因建筑布局多样化、人口密集等原因，居民住宅区是燃气事故的多发地。在燃气发生泄漏后，因无法准确预测燃气泄漏扩散分布规律而缺乏科学的应急决策方法是导致燃气泄漏事故演变为火灾、爆炸等恶性事故的主要原因。因此，以不同建筑布局为出发点研究城市燃气泄漏扩散规律对于减小事故危害、制定科学的应急救援方案具有重要的现实意义。　　本文采用CFD三维模拟与实验研究相结合的方法，分析不同建筑布局条件下，燃气泄漏后在大气和土壤当中的扩散规律。　　（1）基于流体力学和射流理论，对燃气从承压管道泄漏到大气环境中的射流过程进行了分析，确定了不同泄漏孔径时燃气泄漏率的计算方法；给出了气体流动的基本控制方程，确定Realizable k-ε模型为描述燃气泄漏的湍流模型；分析了燃气在大气与土壤中扩散的影响因素。　　（2）从对燃气扩散影响的角度将城市建筑布局分为街谷式布局、片块式布局、围合式布局，综合考虑泄漏孔径、泄漏口与建筑物间距、风速等因素的耦合作用，构建了城市燃气在大气当中泄漏扩散的物理模型。运用CFD三维模拟的方法，分别对各物理模型进行了模拟，比较分析了三种不同建筑布局的燃气浓度分布规律和危险区域范围。结果表明围合式是最不利于燃气泄漏扩散的建筑布局方式；泄漏率随着泄漏孔径的增大而增大，危险区域范围也随之增大；减小泄漏口与建筑物的间距，燃气浓度在建筑物空腔区及近地面集聚程度增大，且附壁效应显著，与泄漏口相邻建筑物的危险性增加；随着风速的增大，有利于燃气的扩散，但燃气会在下风向建筑物的背风面呈现近地面聚集现象。　　（3）为验证CFD模拟结果的准确性，利用相似性原理设计了街谷式布局、片块式布局、围合式布局的小尺寸实验模型，选取六个代表性的点采集其扩散浓度值，对比分析各个点的浓度模拟值与实验值，得出两者结果差值在合理范围内，验证了模拟结果的准确性。以上分析可说明CFD三维模拟方法对城市燃气扩散规律研究是切实可行的。　　（4）以达西定律与多孔介质理论为基础，搭建了土壤的粘性阻力系数与内部阻力系数测定的实验平台，获得了模拟的关键参数。运用CFD三维模拟方法，研究街谷式布局条件下，不同泄漏孔径及埋地深度等因素对燃气泄漏后在土壤中扩散的影响。因土壤对燃气泄漏扩散的阻挡作用，燃气泄漏后沿土壤再扩散到大气中时，一方面会在土壤内形成较大的高浓度区域，对并行管道特别是电缆管道造成较大威胁；另一方面在近地面也积聚形成高浓度区，与燃气泄漏后直接在大气当中扩散相比近地面的危险性更大。