在所有散热方式中,自然对流散热以成本低、无噪音和寿命长的特点成为应用最广的散热方式。无论是在电子散热还是大型热排散系统,都能看到自然对流的应用。对自然对流散热器,前人研究主要集中在散热器结构,对热源位置以及重力方向对换热的影响关注较少。除此之外,大型热排散系统的自然对流仿真也存在计算量过大的瓶颈。本文对三种自然对流散热器进行了数值和实验分析,分析了热源位置、重力方向对其换热性能的影响。对大型热排散系统的大空间自然对流仿真计算方法进行了研究并进行了数值验证。具体进行了以下几方面的工作:1、编程分析直翅散热器换热影响因素。通过Python编程模拟简化的直翅散热器换热过程,具体分析了流道当量直径、热源位置、空气物性变化和通道长度对换热的影响,同时分析了自然对流换热中的流动阻塞现象。2、对直翅、斜翅和针翅三种散热器换热能力进行实验和仿真计算。创建自然对流实验环境并搭建了实验台,结合CFD仿真研究了重力方向对三种散热器换热的影响,验证了Flotherm斜翅拼接模型,分别分析了不同形式散热器换热效果对偏转方向和角度的敏感性。3、提出并验证翅片管束大空间自然对流CFD计算方法。将大尺寸和大数量的翅片管束简化为多孔介质,解决了计算模型过于复杂以致计算量过大的问题。采用较为简单的管束模型对简化方法进行了验证,证明了方法的合理性。