天然气水合物以其能量密度高、资源量大、清洁性好等特点,被认为是21世纪潜力最大的新型清洁能源之一。因此,对天然气水合物的勘探、开发和利用具有重要的环境、资源和战略意义。自2011年开始,我国先后在祁连山木里地区和南海神狐地区进行了5次试采,并取得了重大突破。但要实现天然气水合物的安全开采和高效商业化利用,还有一系列的技术、经济和环境难题有待解决。其中,开采出的天然气水合物通过管道输送就是关键环节之一。本文基于CFD-PBM耦合模型和颗粒动力学理论,使用开源CFD软件Open FOAM对天然气水合物输送管道内气液固流动特性进行研究。主要研究成果如下:（1）基于CFD-PBM耦合模型和颗粒动力学理论,同时考虑气泡和水合物颗粒聚并破碎行为,选取相间作用力模型、湍流模型、气泡和水合物颗粒的聚并破碎速率模型,建立了气液水合物管道输送的数值模型;将选取的模型添加到Open FOAM的求解器中,并通过有关实验数据对模型进行验证。结果表明,所建立的模型和采用的求解过程合理有效,满足精度要求。（2）利用建立的模型对竖直管道内气液水合物三相流动特性进行模拟研究,分析气相体积分数、水合物体积分数、入口流速和水合物颗粒密度等参数对流动特性的影响。结果表明,随着气相体积分数的增加,管内会形成大小不一的气团,使各相的速度分布和浓度分布沿径向相差较大,水合物颗粒的粒径减小,压力损失梯度降低;随着水合物体积分数的增加,水合物颗粒粒径明显增大,压力损失梯度先增大后减小;高流速下各相浓度的径向分布曲线更加平坦,气泡粒径随流速的增加而增加、水合物颗粒粒径随着流速的增加而减小;随着水合物颗粒密度增加,各相流速分布变得较为均匀,水合物颗粒的粒径增大。（3）对不同直径和倾斜角度的管道内气液水合物三相流动特性进行模拟研究,分析管道内径和倾斜角度对流动特性的影响。结果表明,在小管径范围内,压力损失梯度较大,且压力损失梯度沿轴向波动愈剧烈,随着管径的增加,压力损失梯度降低,管道内各相流速沿径向分布出现较大波动,管道径向截面上的不同位置气相浓度会出现较大波动,当管径达到400 mm时,气泡和水合物颗粒的粒径明显增大,气相浓度分布更加均匀;在倾斜的管道内液相和水合物的流速不再完全相同,气液水合物三相浓度在径向上的分布出现较大差异,随着倾角的增大,水合物颗粒的粒径先减小后增大,压力损失梯度降低,且降低的幅度随倾角增大而增加。