在核电站发生非失水事故时，非能动余热排出系统中的自然循环换热器开始投入使用，可以及时的排出堆芯内的余热，防止反应堆发生事故。自然循环换热器是以密度差、温度差、重力等非能动手段作为驱动力，使换热器内的流体产生自然循环，减少了核电厂对泵、风机等需要电力的设施依赖，也减少了人因因素对电厂安全的影响。在核电站中自然循环的使用可以有效的增加电站在发生事故时反应堆的安全性能。本文应用FLUENT流体力学分析软件，对自然循环换热器的传热特性进行数值模拟研究，研究的主要内容有以下几点。1.分析换热器的物理模型，对模型进行适当的简化，并应用Pro/E软件建立换热器的模型，同时辅助以数学模型，完成对整个换热器的建模。2.分别对换热器的管侧和壳侧的温度场进行分析，研究传热管束内部的传热过程，同时分析换热器壳侧不同位置处的换热情况。对换热器的出口平均温度进行分析，分析出口平均温度与设计温度之间的误差，评价换热器的换热性能。3.对换热器壳侧的速度场进行研究，分析换热器的结构对自然循环的影响，并提出相关的意见对换热器进行优化分析。4.对换热器进行不同工况分析，研究不同工况下换热器的换热性能。并编写换热器的沸腾用户自定义（UDF）模型，将模型导入FLUENT软件。分析换热器出现沸腾工况下内部蒸汽的流动情况，并根据对模拟结果的研究提出对换热器的改进措施。通过对模拟结果的分析可知，本文研究的自然循环换热器能及时有效排出堆芯余热，虽然模拟值和设计值之间有一定误差，但是误差很小不影响对换热器模拟结果的分析。换热器的复杂结构使换热器局部产生了“传热死区”和“流动死区”，这些死区的存在影响了换热器内自然循环的形成。当换热器传热进行一段时间后换热器内的壳侧温度会达到饱和出现沸腾，沸腾产生的大量蒸汽在换热器的“尖角”处聚集，会对换热器内流体的传热和流动特性产生影响。本文的研究结果对我国在核电站非能动设施上的建设可以提供一定的参考。