近年来,随着环境污染的加剧以及煤炭石油的过度开采,天然气作为高效、清洁和低碳的能源开始逐渐成为世界能源发展的主要方向。天然气的快速发展需要输气管道建设的支撑。在管道建设的过程中不可避免的会遇到水体环境。水体中管道的工作环境更为复杂,运行风险更大,失效率也更高。水下输气管道的事故会对水体环境造成影响,严重的还会导致财产损失和人员伤亡。很多专家学者已经对水下气体泄漏的特性进行了研究,在目前的研究成果中,多为理论研究和模拟分析,并且在研究过程中设立了很多假设条件,使得结论与实际出现偏差;考虑因素单一致使所得到的结论局限性较大。本文采用数值模拟和实验两种方式对水下输气管道泄漏的特性开展研究。数值研究中的数值模型和实验研究中的实验装置取相同尺寸对比研究。首先,采用实验的方法对水下输气管道泄漏特性进行研究。实验装置基于现有的装置设计,并进行了必要的修改使实验更贴近于实际情况。改变实验条件(管内压力、水深、泄漏孔径)观测羽流形态的变化,分析各个参量对于气泡羽流特性的影响,得出羽流轴线上速度、羽流张角以及羽流上升时间的变化规律,对泄漏后产生的羽流特性进行研究。其次,建立了管道域和水域相结合的模型,采用数值模拟方法对泄漏行为进行研究。通过对比实验结果和模拟计算结果可知,模拟计算误差小,有较高的准确性。对模拟计算结果进行分析,回归得到一个与以上参量有关的公式,该公式在特定范围内适用。通过数值模拟和实验相结合,对输气管道泄漏扩散特性进行了比较系统完善的分析研究,得到了泄漏后羽流各个阶段的物理现象以及羽流张角、上升时间和上升速度随着各参数的变化规律,对后续研究和实际生产具有参考价值。