伴随着我国天然气使用量与普及率的逐步上升,我国的天然气管道规模逐步增大,部分服役时间较长的天然气管道已进入事故高发区。泄漏事故是最常见的天然气管道安全事故,准确地预测天然气泄漏量可为事故后果评价及应急响应计划的制定提供基础参数。但是天然气管道的泄漏过程是耦合非稳态可压缩管流与泄漏孔孔口出流的复杂过程,因此泄漏量难以得到准确计算。天然气管道作为一个整体系统,泄漏事故发生后,管道全线的水热力参数均会随时间变化,泄漏点的流量、压力和温度也会随时间变化,因此泄漏速率的计算必须耦合管道全线的水热力参数变化。本文将传统的泄漏速率模型和天然气管道的仿真模型结合,建立了天然气管道非稳态泄漏模型。该模型考虑了天然气管道沿线的水热力参数变化对泄漏的影响,提高了泄漏点温度和压力的计算精度。通过与文献实验数据对比,验证了非稳态泄漏模型的有效性,并基于模型的计算结果分析了管道起点的压力,流量和温度参数对泄漏量及泄漏后管道沿线水力参数的影响。天然气管道的泄漏速率的计算精度取决于泄漏流量系数,本文基于计算流体力学理论建立了天然气管段泄漏的仿真模型,通过对比文献结果验证了模型的有效性。采用该模型计算了不同泄漏孔形状,温度,压力和流量下的泄漏速率,并分析了泄漏孔流量系数的影响因素。最后,考虑到实际天然气泄漏过程的耦合特征,本文建立了耦合泄漏孔出流特性的天然气管道泄漏量计算模型,可实现泄漏量和管道沿线的水热力参数的耦合计算。通过对比文献计算结果验证了耦合模型的先进性,对比耦合模型与非耦合模型的泄漏量计算结果发现,依照传统泄漏速率公式的非耦合模型计算得到的泄漏量更为保守,计算误差相比于耦合模型更大。本文研究可为天然气管道的泄漏事故后果评价提供依据。