毒气扩散过程模拟技术可以为军队、国家安全和安全生产监督部门的应急救援、危机防范和科目演练提供强有力的支持。但目前传统污染物扩散模型无法对城区毒气扩散进行有效模拟,传统模型计算结果精度普遍较差无法作为参考。常用的计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件对操作性要求较高,且计算时间效率较低,无法为紧急救援提供支持。云计算(Cloud Computing)因其性能强大、价格低廉的硬件设施与云工作流(Cloud Workflow)便捷的流程控制方式为城区毒气扩散紧急模拟提供了一个新的思路。因此,本研究以福州大学怡山校区为研究示范区,以城区毒气泄漏扩散事故应急救援为应用背景,围绕扩散场下垫面三维建模、计算网格构建、毒气扩散数值模型建模与基于云计算的服务封装、工作流组合等方面展开研究,并建立城区毒气扩散数值模拟网络在线服务。将毒气扩散模拟服务部署到GeoKSCloud(Geographical Knowledge Service Cloud)地理知识云平台上,为复杂街区毒气扩散事故的应急救援提供关键技术支持和决策服务。主要研究内容与成果如下:(1)以城区毒气泄漏扩散事故为典型背景,开展围绕扩散场三维模型构建、扩散空间网格划分和计算流体动力学数值模型生成等方面的城区毒气扩散模拟云服务设计。对系统的应用背景与需求分析进行了简单介绍,明确系统建设任务。对系统总体框架、模块功能和具体的计算网格构建、数值计算原子服务等进行了详细设计。(2)以计算流体动力学基本理论为基础,以GeoKSCloud地理知识云为平台,实现城区毒气扩散模拟云服务。以福州大学怡山校区示范区内毒气扩散模拟为具体实例,开展结合建筑与地形的三维空间环境构建、网格剖分等工作。依照计算流体动力学数值计算过程对数值计算过程进行了一定程度上的粒度分解,编程实现并部署到GeoKSCloud 地理云平台上。最后根据 PISO(Pressure Implicit with Splitting of Operators)算法对生成的数值计算原子服务进行基于工作流的服务组合建模,得到完整的城区毒气扩散模拟云服务。(3)使用城区毒气扩散模拟云服务,对福州大学怡山校区示范区内的毒气扩散进行了模拟。根据不同浓度的氯气对人体的伤害程度不同为原则,对扩散区进行划分。将城区毒气扩散模拟云服务的模拟结果同传统污染物扩散模拟和商用计算流体动力学软件Fluent扩散模拟结果进行对比和分析。对比结果表明城区毒气扩散模拟云服务系统的模拟结果较为合理且精度较高,同商用软件Fluent在相同条件下的扩散模拟结果从宏观上看,所有监测点在整个模拟过程中的模拟结果平均偏差控制在6.96%;从微观上看,各监测点的浓度计算结果最大偏差控制在10.95%以下,该精度能够满足毒气扩散应急救援的需求。