海底管道的安全问题一直备受关注,海底输气管道一旦发生泄漏将严重影响生产安全,造成巨大经济损失并产生极恶劣的社会影响。然而目前针对输气管道的研究存在一定局限性,国内针对海底输气管道泄漏扩散问题的研究较少,因此有必要针对海底输气管道泄漏扩散规律进行研究,为海洋油气泄漏事故风险评估与应急处理提供依据。本文针对海底输气管道泄漏扩散问题展开相关研究,进行海底输气管道泄漏扩散数值模拟,并以此为基础开发了海底输气管道泄漏扩散可视化仿真软件。首先根据计算流体力学及生产实际建立了海底输气管道泄漏扩散模型,以泄漏速度、泄漏孔径尺寸及洋流速度为影响因素,使用正交试验法设计了模拟试验方案,使用Fluent软件进行了试验模拟,模拟结果表明:泄漏气体的扩散运动规律与气泡羽流理论描述相符,在泄漏初始阶段,泄漏气体在泄漏孔上方积聚成气团,随着泄漏气体量的增加,气团向上运动并破碎成为与海水混杂的气泡羽流,水体中气体分布呈现清晰的气泡羽流特征。泄漏孔径尺寸及泄漏速度与初始气团大小呈正相关,与气泡羽流与海水的混杂程度呈负相关,其中泄漏孔径尺寸影响作用较明显。洋流速度对初始气团大小与气泡羽流混杂程度影响不明显。方差分析结果表明:泄漏速度与泄漏孔径尺寸为影响泄漏气体到达海面时间的显著因素;洋流速度与泄漏孔径尺寸均对泄漏气体扩散范围有影响,但均为非显著因素;对综合试验指标,泄漏孔径尺寸与洋流速度为显著因素,泄漏速度为非显著因素。其次,本文根据Fluent模拟结果建立了海底输气管道泄漏扩散数据库,编写了Matlab程序对泄漏扩散模拟数据进行处理,简化了Fluent输出的ASCII码文件,生成了泄漏气体扩散影响范围数据点矩阵。同时,为了更精确地描述泄漏气体影响范围,引入边缘曲线修正系数,对泄漏影响范围边界曲线进行了修正,编写了边缘曲线拟合程序,实现了对查询区域是否受泄漏影响的判断。最后,对可视化仿真软件进行了功能模块划分,使用Matlab生成相应动态链接库文件,设置了软件开发环境,使用Matlab/C++混合编程方法,完成了海底输气管道泄漏扩散可视化仿真软件开发。