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本文对天然气管道不稳定流动理论和计算方法进行了系统的研究，采用Visual C++开发了通用的天然气管道不稳定流动计算软件，以某市高压外环管网和枝状管网为例进行了不稳定流动进行了计算模拟分析，揭示了城市高压燃气管网不稳定流的变化规律，为高压燃气管网的设计、调控提供了理论依据。
本文针对目前天然气管道不稳定流动的计算过程中忽略对流项、惯性项和中立项等问题，首次在没有忽略任何项的动量方程、能量方程所建立的数学模型的情况下，分别采用了特征线法和隐式中心有限差分法对燃气管网不稳定流进行了求数值解。在所建立的数学模型的基础上提出采用特征线法对燃气管道进行数值求解时，利用逆步进法差分网格建立特征差分方程，并结合边界条件和初始条件对边界节点进行求解，由于边界节点的参数随时间的变化比较明显，因此该方法能提高计算精度。本文还采用了适用于慢瞬变流的守恒型求解数学模型的中心有限差分法，并利用Newton-Laphson法对形成的高阶非线性方程组进行了迭代计算。中心有限差分法是隐式格式的有限差分方法，具有二阶精度，精度高，计算速度快。
对特征线法与有限差分法各自的优点和缺点进行分析，针对它们的优点和缺点，在模拟天然气管网系统动态工况时，本文提出一种综合方法进行具体分析，即在长管元件的边界点(连接点)上采用特征线法计算，在其它情况下采用中心有限差分法，把这两种方法揉合在一起，克服了它们各自的不足，用Visual C++语言开发出燃气管道枝状和环状的动态模拟软件，对其进行实例计算分析，计算结果满足实际工程要求。
本文采用SHBWR状态方程替代常用的对比状态方程，采用牛顿迭代法求解，大幅度提高了天然气状态的计算速度与精度。由于在城市高压外环燃气管道中燃气的流态一般在紊流区，因此在确定管道摩阻系数时，选择计算较为准确的柯列勃洛克公式，采用牛顿迭代方式实现了使用该公式计算管道摩阻系数。