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随着我国城市化进程加快和天然气清洁能源的应用加速,城市燃气管网规模不断扩大。城市燃气管道分布在城市各个区域,因自身腐蚀、自然破坏或人类活动造成燃气管道失效事故,不但影响城市燃气供应的稳定性,而且造成惨重的人员伤亡和巨大的财产损失,给城市公共安全与稳定埋下隐患。研究泄漏燃气在大气中的扩散规律可以辅助决策者制定科学合理的应急方案和采取有效救援措施,提高城市公共安全管理水平。城市建筑群环境中天然气的泄漏扩散过程受到建筑物布局和局地气象条件等多种具有空间特征的因素影响,扩散机理十分复杂。而现阶段的研究成果主要侧重于扩散机理研究或扩散后果分析中的某一方面,且以定性分析结合经验公式为主,对城市燃气管道泄漏扩散事故全过程的综合定量分析研究不足。基于此,提出一种将地理信息系统(GIS)与计算流体动力学(CFD)松散集成,把GIS在建立扩散几何模型和空间分析方面的优势与CFD在气体扩散精细模拟方面的优势相结合,共同实现城市燃气管道泄漏扩散模拟和事故影响区域分析的研究方法,并从理论研究、扩散数值模拟、结果可视化与扩散影响因素分析三个方面做了系统研究。论文主要包括以下几个部分：(1)调研国内外关于燃气管道泄漏扩散模拟研究的文献、资料,梳理气体扩散理论,分析已有研究成果,总结燃气管道泄漏扩散模拟方面的研究方法。通过理论研究,分析集成CFD与GIS实现城市燃气管道泄漏扩散模拟研究的可行性。(2)提出基于CFD和GIS松散集成的扩散模拟方法。针对城市燃气管道失效事故特点,确定CFD与GIS的集成方案、工作流程及数据流转模式,并对较复杂的燃气管道泄漏源强计算和节点数据预处理等中间过程实现编程计算。(3)利用提出的基于CFD和GIS的城市燃气管道泄漏扩散模拟方法,结合具体案例工况数据进行扩散模拟计算,并通过分析模拟结果探索扩散时间、风向、风速、地地物分布状况等因素对天然气扩散的影响规律。尤其针对城市建筑物密集的特点,分析了多层建筑区域、高层建筑区域及广场区域三类较典型区域燃气扩散规律。通过对CFD和GIS松散集成方法研究,实现数值模拟与空间分析功能的结合,提高燃气泄漏扩散模拟的科学性和准确性,为城市燃气管道安全管理领域提供一种新的思路。