본 논문에서는 발열체와 히트파이프를 포함한 시스템의 열유동 현상을 해석하기 위해 상용 수치해석 프로그램 ANSYS FLUENT 를 통해 질량, 운동량 및 에너지 지배 방정식을 이용하여 계산을 수행하였다. 히트파이프 내부의 복합열전달과 상변화를 통한 열전달 현상을 해석하는 수치모델을 구현하였고 이를 3D 비정렬 격자에서 적용될 수 있도록 확장하였다. 상경계면에서의 상변화에 의한 질량 유속, 윅에서의 압력 강하를 계산하여 해당 모델을 검증하였다. 본 연구에서는 일정한 열 유속이 발생하는 발열체에 히트파이프를 적용한 경우에 대하여 확장한 모델을 이용하여 발열체에 대한 방열 성능과 히트파이프 자체의 열전달 성능을 분석하였다. 사각단면과 원형단면 히트파이프의 내부 열유동 현상을 분석하고 발열체와 히트파이프의 접촉면 면적, 윅-베이퍼 코어 인터페이스 면적에 따른 열전달 성능을 비교하였다. 또한, 윅의 두께를 줄이는 것을 성능 개선 방법으로 제시하고 해석을 통해 타당성을 검증하였다.