燃气管道作为运输天然气的主要媒介，承担了城市生活燃气及工业生产燃料的输送任务。然而非受控条件的燃气管道极可能带来巨大的安全隐患，大多数灾害事故是由于管道内天然气的泄漏引起的火灾、爆炸以及人员中毒等，而泄漏问题成为衡量管网系统安全的第一要素。燃气泄漏的发生次数转化为爆炸的机率为95%，转化为火灾的机率为80%，因此确保燃气管网的安全关系到人民的生命财产和工业化生产。首先基于FLUENT数值软件平台，以城市中压燃气管网系统为研究对象，模拟了30m×5m×5m的狭长受限空间内天然气泄漏扩散的过程。通过建立二维数值模型，得到了泄漏压力为0.118MPa的燃气管网泄漏扩散的浓度分布特征；并在此基础上对泄漏压力、泄漏孔径及障碍物等影响因素对受限空间天然气扩散浓度分布进行了分析。最后建立小尺寸管道实验平台进行燃烧爆炸实验，借助高速纹影系统和高频压力传感器技术，并结合CFD数值模拟的手段，以甲烷-空气预混气体为研究对象，捕捉管道流场的火焰发展结构，探讨不同甲烷浓度对天然气燃烧爆炸的影响，得到传播速度和压力的发展规律。得出以下结论：（1）天然气通过高速射流进入受限空间，与周围相对静止的空气之间存在速度不等的间断面，且在流体粘性作用下存在动量、质量和热量的交换，使间断面不断受到干扰，气流失稳产生漩涡；天然气浓度分布呈现分层的现象，且随时间的进行逐渐达到稳定结构。（2）泄漏压力与出口流速呈正比关系，流速的增大使得天然气在约束空间内对流扩散加剧，造成天然气扩散范围也增大，危险区域也扩大；模拟空间内的危险区域随着泄漏孔径的增大而增大；障碍物越高、距离泄漏孔口越近，对天然气扩散的影响效果越明显，超过一定距离时，则对气流扩散不会产生明显阻碍作用。（3）不同浓度天然气在受限空间燃烧爆炸过程中，传播速度和压力显示了相似的规律都经历了三个阶段：缓慢上升阶段、峰值阶段和衰减阶段。此外，体积浓度为9.5%的情况下，传播速度和压力值均为最大，且所需时间最短。通过数值模拟数据和相似性实验数据的对比分析，可以得出数值模拟曲线与实验曲线变化趋势基本一致，可运用数值模拟方法从宏观角度描述受限空间天然气爆炸的演变规律。