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目前,碳捕集与封存（CCS）技术作为一种减缓碳排放的储备技术正得到广泛研究,而超临界压力CO2管道运输是该技术中必不可少的一个环节。CO2运输管道的泄漏是一种潜在风险,然而该过程中的现象和规律还没有得到足够的认识。基于此展开了本文的超临界压力CO2管道运输的泄漏扩散研究。本文主要采用实验、数值模拟两种研究方法,获得了以下主要研究成果:泄漏过程中管道内沿程压降很小。泄漏初始状态为密相或液态时,随着泄漏的进行,压降过程分为三个阶段:液态（密相）阶段,压力随着泄漏迅速下降;饱和态阶段,压力随着泄漏平缓下降;气态阶段,压力随着泄漏以介于以上两个阶段的速度下降。压降速率可以用参数（?p/?ρ）T来衡量,该参数很好地解释了泄漏过程中与压降速率有关的规律。泄漏初始焓值可以较准确地预测由液态阶段转变为饱和态阶段的压力,初始焓值也从本质上解释了初始压力越高、初始温度越低,则由液态阶段转变为饱和态阶段的压力越低这一规律。基于能量守恒,分别提出了泄漏过程中储罐内CO2温度随时间变化的能量方程、CO2温度随空间变化的等焓模型,两个模型与实验数据吻合良好。泄漏初始状态为液态或密相时,管内CO2相变过程分为3个阶段:液态阶段、饱和态阶段、气态阶段。根据实验结果并结合理论分析认为泄漏过程中管内不会产生干冰。基于CO2沿管道流动遵循等焓模型,得出判定管内管外是否产生相变的临界焓值,该判据得到了实验验证。实验结果表明,泄漏过程中管内开始产生相变时存在热力学不平衡现像。管内流动高压可视化揭示了泄漏过程中管内流态变化特点,以及关阀后的现象。在本文中采用了等熵阻塞流泄漏速率模型计算CO2泄漏速率,与本人的小尺度超临界压力CO2泄漏实验数据以及BP公司的大尺度超临界压力CO2泄漏实验数据进行比较,吻合良好,并且能表现出泄漏速率随时间变化的主要特征。实验测得泄漏口外产生干冰时,马赫盘附近的温度在-80℃左右。实验结果揭示了泄漏口外取决于干冰数量的两种典型高度为充分膨胀射流结构,干冰少时出现了清晰的激波结构。实验测量了大量泄漏口外大空间中的浓度、温度数据,为后续的数值模拟工作提供了很好地基准数据。基于理想气体假设的数值模拟采用了近场射流、远场扩散两区域分开数值模拟的方法,成功地模拟出泄漏口外的激波结构,为后续真实物性超临界压力CO2泄漏的模拟打下了基础。