随着用气需求的日益增加，天然气管网的规模逐渐复杂化，管网仿真消耗的计算资源和计算时间亦趋庞大。对于管网仿真过程中出现的大型代数方程组，结合天然气管网的拓扑结构特征，提出一种分层计算方法，该方法将管网自上而下分解为若干层，每层又包含若干独立的子管网，从而使得每个子管网的计算可以独立执行。这种处理方法降低单次求解方程组的规模，同时也使得每层中各子管网的求解可以并行实现，从而有效提高仿真计算的效率。最后基于一个复杂管网的数值案例对算法的计算精度和效率进行分析，结果表明：相比于传统直接求解方法，分层算法可以在维持同等计算精度的前提下，提高仿真求解速度，在该案例中平均加速比达到了2倍左右。