随着我国天然气工业的快速发展,天然气长输管道输量也在不断增加,放空作为保障管道高效、安全运行的重要手段,得到了现场广泛的应用。在发生紧急事故或进行改造时,会不同程度的进行放空作业,以防止管线压力超限,保证安全,降低事故风险率。但是,目前现场放空基本为无限大容器静态放空模型,忽略了放空过程产生的摩阻对流动过程的影响,导致静态放空模型无法准确描述放空过程中各参数的动态变化趋势;同时现场放空只记录放空时间,无法掌握其具体的放空过程。因此,有必要对天然气管道放空建立动态模型,对其动态管道放空过程进行模拟研究,以达到实际放空过程的要求,为放空作业的方案的制定及实施提供可靠的技术指导。针对以上问题,本文进行了天然气管道放空过程的动态仿真技术研究,并且编制了放空过程仿真计算程序。首先,分析了现场的两种放空工艺模型,即站场放空模型和管道放空模型,随后对基于静态的无限大站场放空模型进行分析与模拟,确定放空模型的基本结构特征,分析放空模型的流动过程及原理,为天然气管道放空过程的动态仿真提供理论支撑。其次,对动态仿真模型进行合理的假设,确定流动基本关系,对并对其流动关系进行编制程序计算与对比,提出了管道放空的动态模型,其包括一个非线性偏微分方程组和初始边界条件。使用特征线法求解管道放空动态方程,使用Runge-Kutta数值差分求解方法确定放空流动的初始分布条件,实现管道放空过程动态仿真耦合求解。随后,使用Java语言编写管道放空过程仿真计算程序,所实现的结果与文献数据对比,最大的相对误差为9.42%,同时与软件计算结果相比,最大相对误差为9.58%,验证了放空动态模型的计算结果能够较为准确的描述天然气管道放空流动过程。最后,以现场实际的输气管道为例与计算程序再次进行对比,以验证程序的正确性,同时再次也验证了其计算结果的正确性。接着,对影响天然气管道放空时间的因素进行详细分析,从放空管径、干线压力、放空管路长度、阀门开度四个方面进行研究,最终得出影响天然气管道放空时间的主要因素为放空管径、干线压力和阀门开度,同时通过对计划放空方式的对比,得出宜采用三段式放空方式进行现场放空,优化出最佳阀门调节次数,从而指导现场放空。