随着中国经济的不断发展,城市城镇的不断建设,人们对天然气的需求日益增加。同时天然气在运输过程中也伴随着危险发生,当天然气管道因化学腐蚀或物理破坏发生泄漏时,如果不能及时发现泄漏源并进行准确定位,泄漏浓度达到一定时,可能会引发火灾或爆炸,会给人们的生命和财产带来损失,同时对环境造成污染。本课题主要研究的内容是埋地天然气管道发生泄漏时的声源特性,为利用声波法检测埋地管道泄漏及精确定位提供理论和数据支撑,能更好的减少火灾和爆炸的发生,减少财产损失,降低环境污染,保护人们的生命安全。声波法以其灵敏度高、定位精度高、误报率低、检测时间短、适应能力强等优点,在管道泄漏检测和定位领域的应用越来越广,并得到大力的发展。一般大多数的天然气运输管道都是埋在土壤中的,因此对埋地管道进行声源特性的研究具有重要意义。土壤是典型的多孔介质,埋地输气管道在土壤中发生泄漏问题时,其产生的气动噪声会经过泄漏孔,在土壤中传播。本课题基于流体力学基础、声学基础、气动噪声和多孔介质理论,应用Fluent 17.0数值模拟软件对多孔介质进行设置,对埋地输气管道进行流场和声场的模拟仿真。研究输气管道内的压力,泄漏孔径,土壤的孔隙率和管道的埋地深度对输气管道泄漏声源特性的影响。分析结果显示:随着管内压力,泄漏孔径,土壤孔隙率的增大,气体泄漏速度增大,湍流强度增大,声压级也随之增大;在计算时长一定的情况下,随着管内压力、管道泄漏孔径、土壤孔隙率的增加,气体的扩散范围增大,泄漏孔处的最大压力也随着增加;在其他条件相同的情况下,管道的埋地深度对泄漏孔处声压级的影响不是很大;改变管道内压力、泄漏孔径、土壤的孔隙率,在0-100Hz频段内的声压级下降快,在100-500Hz的频段内声压级下降慢:在相同的条件下,管道泄漏处的声压级随着频率的增高而降低,随着频率的增加,声压级随之减少,声压级呈振荡衰减的趋势。论文设计了输气管道泄漏声源特性实验系统,利用环刀法测定土壤的孔隙率,然后搭建实验平台,对实验系统的主要元器件进行选型,通过实验得到相应的实验数据,实验数据和仿真数据的对比可得到:泄漏孔处泄漏速度仿真值大于实验值,在改变管内压力和泄漏孔径的条件下,相对误差在5%以内,在改变土壤孔隙率和埋地的深度的条件下,相对误差值在5%～10%之间,相对误差在允许范围内。改变管道内压力、泄漏孔径的大小、土壤的孔隙率,在0～100Hz频段内的声压级下降快,在100～500Hz的频段内声压级下降慢,输气管道泄漏声源声压级的实验数据和仿真数据具有相同的变化趋势,随着频率的增加声压级均呈现振荡衰减的趋势。实验数据和仿真数据具有良好的一致性。通过实验数据和仿真数据的对比来验证仿真的可行性。为声波法检测埋地管道泄漏及精确定位提供理论和数据支撑。