近些年,由于天然气需求的增加,我国加大了对海底天然气资源的开采,管道作为运输天然气的主要手段也在快速发展。目前海底泄漏模拟主要研究的是稳态泄漏,忽略了泄漏速度会随时间变化而变化。而且没有考虑海面波浪对扩散的影响研究。文中对海底天然气管道泄漏扩散问题的研究,可以为管道的安全运营提供一定的理论基础。首先,建立泄漏过程的物理模型。模拟水深、泄漏孔径和管内压力对泄漏的影响。得到关阀时刻开始到不发生泄漏时刻的质量流量随时间的变化关系。然后,运用函数拟合的方法,得到泄漏口处边界条件随时间的变化规律。得出随着泄漏的进行,泄漏管段内会充满水。随着水深增加,泄漏速率减少,泄漏时长增加;泄漏孔径越大,泄漏速率增大,流出气体的质量流量越大,泄漏时长越短;管内压力越大,泄漏时间越短。其次,对天然气扩散分布研究,设定不同的影响因素进行扩散模拟,得到不同因素对扩散的影响。考虑水流速度随水深的变化而变化,采用自定义函数,得到水流速度越大,对接近水面天然气的冲击越强,泄漏天然气在水中运动的时间越长,泄漏气体水平宽度越大;水深度的增加导致海底压力梯度的增大,降低了泄漏气体向上运动的速度,增加了气体在水中的运动时间,气体浮出水面半径变大;泄漏孔径越大,泄漏速率增加,泄漏量增加,在水中运动的时间缩短,泄漏气体到达水面后的扩散半径越大;海面波浪的波长越长,气体在水中运动时间边长,气体浮出水面半径变大。最后,文中引入水平扩散宽度和竖直高度,对海底泄漏天然气扩散过程的空间变化规律进行研究,研究竖直高度、水平扩散宽度与时间的变化关系;通过比较在竖直高度为水深的时候,水平扩散宽度的范围。对海底天然气管道泄漏事故发生后制定应急措施起到重要的指导意义。