管道泄漏对管道输运的安全性和经济性产生严重的威胁。为了研究输气管道微泄漏检测技术,及时检测出管道的微小泄漏,防止泄漏孔变大而引起泄漏事故,对管道微泄漏流场、声源和声场分布进行数值仿真。本文首先基于计算流体力学理论分别计算不同形状泄漏孔、不同孔径的圆形泄漏孔以及不同工况下的流场分布,分析其泄漏气体的流速、压力和质量流量等流场特性参数。根据实际管道参数建立微泄漏实验台,对本文采用的数值模拟方法进行了实验验证。其次将流场计算结果导入宽频带声源模型和Ffowcs Williams&Hawkings模型,计算并分析其声源特性和声场分布,得到不同泄漏孔形状、大小和不同工况下的声功率级分布和声场分布。再次对管道环空介质分别为空气和水以及套管发生泄漏情况下,泄漏气体流场、声源和声场分布情况进行仿真分析,得出泄漏气体在泄漏孔和环空内的流速、压力、声功率级、声压频谱和体积分数的变化规律。本文研究结果表明,文中所选的数值仿真模型适用于研究管道微泄漏的仿真。管道泄漏孔截面积越大,形状越接近圆形,沿着泄漏孔气体压力下降越快,流速、声功率级和声压越大,且声功率级最大值在管道和泄漏孔底端连接处。管道微泄漏产生的声源以偶极子声源为主,管道内外压差主要对四极子声源影响较大,对偶极子声源几乎无影响,且泄漏孔直径越小,压力对声功率级的影响越显著。管道环空介质为空气时,和水相比,泄漏气体流速较大,压力下降较快,气体流出泄漏孔后流场更易稳定,且声功率级分布范围更大,在中高频部分,参考点的声压级更大。当套管发生泄漏时,管道内参考点的声压级明显减小。因此,在声学法泄漏检测中,可以采用本文的数值仿真方法进行理论计算,并根据泄漏流场、声源和声场分布规律研究泄漏检测设备。