太阳能热水器的应用已日益广泛，而夹层式热水器是一种新型的产品，在这类热水器的试用过程中出现了一些问题，例如在不用水的情况下连续曝晒会造成夹层内压力过大，甚至使得热水器端盖焊接处爆裂等。为解决这些问题，有必要对夹层式热水器的得热机理进行系统的研究。 这方面的研究通常可采用实验和数值模拟的方法。本文主要是通过计算流体力学与传热学Phoenics软件来对热水器内的因自然对流而产生的流动与换热进行模拟和研究。 作为研究的第一步，先以夹层的二维模型为主要研究对象，真空管部分则简化为边界条件。 本研究分稳态和非稳态两部分：稳态模型主要研究结构和材料对夹层内对流与换热的影响。模拟结果表明，上置式结构的夹层最不利于流体的流动，夹层内的换热效果最差，同心的夹层结构次之，下置式结构的夹层最有利于流体的流动，夹层内的换热效果最好。导热系数小的材料作保温层不仅会减小材料内部的导热，同时也减弱了夹层内的流动与换热。 非稳态模型初步模拟了夹层内的加热—冷却—再加热过程，在给定壁温的条件下，可计算出加热阶段和冷却阶段夹层内的流动和换热的增强和减弱的全过程。 本文的初步研究工作为夹层式热水器的三维模拟创造了条件。