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本文对城市高压外环天然气流动的不稳定性进行了较为系统的研究，并对某地4.0MPa高压外环管网的不稳定流动进行了计算分析。
通过对现有的不稳定流动模型进行分析，发现采用普通压缩因子状态方程计算高压天然气状态参数误差大，提出了采用对以轻烃类混合气体计算精度最高的SHBWR方程替代常用的普通状态方程，并采用牛顿迭代法对其进行求解，解决了以往对高压天然气因状态方程选取不当造成计算误差过大的问题。并依据管道实际运行情况，对模型进行了简化。
依据天然气在长输管线中的流动的特点，利用质量守恒定律、能量守恒定律和热力学第二定律，建立了由动量方程、连续性方程、能量方程、气体状态方程以及焓方程组成的一元不稳定流动模型。在考虑天然气降压产生焦耳—汤姆逊效应影响的情况下，分别采用数值法和解析法对天然气长输管线稳定流和城市高压外环不稳定流进行了求解。在采用数值解法时，本文采用了全区间积分的四阶龙格—库塔(Runge-Kutta)法。在采用解析法求解时，忽略了模型中某些影响很小的项，并用线性化方法加以简化，利用傅立叶积分变换来求解。为了便于模型的求解，本文采用了三角插值函数将离散的数据用数学表达式来描述天然气用气负荷变化规律。