近年来,随着我国天然气西气东输等重大工程的发展,天然气管道泄漏等问题日益严峻,这些事故工况对人身安全和环境都造成了严重影响。在天然气管道长距离运输过程中,工作人员对系统装置操作不当和一些不合理的管道系统设计在一定程度上降低了管道输流能力,还会放大内部气体对管道的压力振荡,甚至会造成管道等基础设施的冲击破坏等风险。为了充分提高管道输流能力,解决管道输气过程中泄漏、冲击等问题,我们要加大对管道输气系统的有效控制和管理。因此,深入研究天然气管输系统快瞬变流特性问题对天然气管道设计具有重要的理论指导意义。本文首先介绍了天然气管道运输过程中基于拉格朗日的数学模型,然后针对气体管输的数学模型构建了基本的控制方程,并确立了控制方程的初始条件和边界条件。接着介绍了光滑粒子流体动力学方法（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）的基本思想和基本方程,并详细说明了核函数近似和粒子近似过程。同时在核函数部分介绍了几种常用的光滑核函数以及各自的性质。随后根据推导的SPH方法及其修正光滑粒子法（CSPM）对基本的气体控制方程组进行离散近似求解,并对传统SPH方法和CSPM方法进行理论数值分析。接着详细介绍了一些数值特性包括可变光滑长度、人工粘性、人工热量、时间积分、粒子搜索等一系列相关数值问题,并对这些数值问题进行了讨论。最后,本文通过两个模块进行了拉格朗日建模求解。在气锤模块,我们使用传统SPH和CSPM方法对数值结果进行比较分析,并且通过实验证明了在动量方程中添加人工粘性项能有效地解决数值振荡等问题;对于求解激波管模块我们分解成了五个子问题并通过SPH、CSPM、Godunov SPH（GSPH）和MPM等几种不同的算法来模拟管道冲击问题,并对结果进行了理论分析和数值研究。最后,对本文研究的数值实验进行了总结,同时对该领域未来的发展方向进行了展望。本文的研究工作验证了基于拉格朗日粒子模型方法在求解天然气管道传输问题的有效性和正确性。为天然气管道系统设计提供了理论指导依据。