随着技术发展和能源转型,天然气已经成为我国居民生活的必需品,其充足储量和较低的价格获得了人们的欢迎和喜爱。但随着室内天然气应用普及的同时,天然气作为可燃危险物的风险也应运而生。近年来的报道中,最难控制、最常发生的事故往往是居民室内生活燃气泄漏所引起的火灾爆炸事件,危害了我国人民财产安全,增加了天然气推广和国家能源结构转型的难度。因此本文借助计算流体力学手段对室内天然气管道泄漏扩散特性开展数值研究,为天然气等清洁能源推广利用和危险预估提供理论支撑。首先,针对室内天然气泄漏和扩散特性,考虑混合气体可压缩性,依据流体力学中气体紊动射流理论,建立了小孔模型、管道模型和大孔模型三种泄漏模型。同时,基于RNG k-ε湍流模型,采用Species组分模块、考虑到研究过程存在多组分扩散效率,伴随能量转化,建立了天然气平面泄漏扩散和天然气双泄漏口扩散耦合两项数值计算模型。其次,研究了瞬态条件下天然气小孔泄漏的射流过程以及双泄漏流场的耦合过程,分析了在不同扩散时刻处,模型CH₄浓度场、密度场和速度场的变化趋势,揭示泄漏扩散过程发展规律以及双泄漏流场的耦合特征。研究表明:天然气泄漏扩散是一个典型的流场射流过程,随着天然气扩散过程不断发展,形成射流场的核心区、起始段和主体段,形成“渐缩”形式的高浓度CH₄分布。同时,在双泄漏口距离较近的情况下,泄漏初期两者耦合作用较强,较强的泄漏口对较弱的泄漏口具有卷吸作用,改变了射流场的基本形式。最后,分析了不同泄漏量、泄漏方式和泄漏压力等泄漏参数,以及不同风速、不同出口压力等边界参数对泄漏扩散特性的影响。研究表明:泄漏入口速度增加,会促进扩散场发展,减少扩散场达到稳定阶段所需时间,增加核心发展区域。不同泄漏方式的选择,极大程度影响了燃气泄漏扩散场的分布形式。泄漏压力的增加,提高了泄漏口的射流湍动能,促进整体能量满足射流场的发展需求。随着风速与泄漏速度比值增加,外侧扩展角度逐渐减少,射流场偏度呈加速趋势提高。出口压力的增加对平面内泄漏射流场的发展起到抑制的作用。