自然对流广泛存在于自然界和社会生活中，具有很高的学术研究意义和工业应用价值。本文基于Bejan等人提出的新模型，研究了10≤Ra≤106范围内3～5管的自然对流传热。该模型在保证计算精度的前提下，使用对称边界条件大幅减小计算区域的大小，同时避免烟囱效应的产生，解决自然对流研究领域长期困扰着的由于大空间带来的高计算量问题。　　本文首先对两种品字形三圆管层流自然对流进行数值模拟。通过分析其不同瑞利数下的温度场、流场、温度和速度的径向分布、局部努塞尔数以及局部阻力系数，发现由于上下圆管的卷流的相互影响，在两圆管之间的相接触的交汇区域形成回流;得到品字形三圆管在10≤Ra≤106范围的精确平均努塞尔数的关联式，并与单、双圆管努塞尔数的数值定量化做比较分析，发现由于各个圆管之间预热和卷流的相互作用，其传热速率降低到单圆管传热速率的55％～70％。　　其次，对水平紧密接触平面对称的两种四圆管层流自然对流传热过程进行数值研究。对其温度场、流场、温度和速度的径向分布及局部努塞尔数进行分析，发现在上下游圆管交汇的接触点附近，有回流涡产生，由于浮升力的影响，回流涡的尺寸从两边向中间接触点是逐渐收缩减小;得到平面对称四圆管的覆盖10≤Ra≤106范围的精确平均努塞尔数的关联式，发现其值明显小于单圆管的平均努塞尔数，这是由于后方圆管影响到前方圆管的换热边界层，同时，前方的圆管会预热后方的圆管，而且，这种差异随瑞利数的增加而增加，偏差整体在50％～60％之间。　　最后，对竖直紧密接触3～5圆管自然对流换热的传热过程进行研究，分析其温度场、流场以及局部努塞尔数。研究表明对于竖直3～5圆管，在上下游圆管的接触点附近，由于浮升力的影响，回流涡的尺寸从两边向中间接触点是逐渐减小的;对于竖直紧密接触3～5圆管，最上游圆管的换热情形与单圆管非常相近，数值偏小;最终给出了阵列中每一个圆管及整个竖直排列圆管平均努塞尔数的关联式，并与单圆管努塞尔数的结果定量化做了比较分析，发现由于各个圆管之间卷流与预热的相互作用，其传热速率降低到单圆管传热速率的40％～60％。　　上述对3～5管的自然对流过程的数值模拟结果既能进一步丰富传热学科的基础内容，又能为相关手册提供准确可靠的关联式，同时也为3～5圆管不同布置的工程应用设计和传热优化提供了可靠的依据，具有重要的学术基础以及工程运用的理论参照。