近年来,数据中心正向高热流密度、高动态性趋势发展,使制冷系统面临严峻的热挑战。数据中心常出现局部区域某个或多个服务器机柜的发热功率较大或较小的情况,很容易导致局部通风地板送风量与机柜冷却资源需求量不匹配的问题。本文提出采用可逆供风单元实现数据中心局部冷却资源的个性化管理,以解决局部供风量与需求量不匹配的问题,并针对引入可逆供风单元后的数据中心气流组织、机柜散热状况以及能源消耗等进行了分析研究。本文研究主要包括以下内容:第一,数据中心与可逆供风单元数值计算模型建立。在数据中心计算模型中引入可逆供风单元,并分别针对供风单元正向与反向两个工作模式中管道长度H取值不同时各个通风地板送风流量分布进行了研究。研究表明,当H为0.7 m时,既可高效地实现对局部冷却资源的个性化管理,也可改善其余通风地板送风流量的均匀性。第二,分别针对供风单元正向与反向两个运行模式时的气流组织与机柜入口气流温度分布进行了研究。对于局部一个或多个服务器机柜发热功率较大或较小,通风地板送风流量与机柜冷却资源需求量不匹配的情况,引入可逆供风单元对局部气流进行调节与管理,改善气流组织。该部分分别从局部与整体两个角度,对可逆供风单元风扇转速降额因子α和风扇组件与通风地板之间距离h取值不同时冷通道内部与边界气流流动状况以及机柜入口气流温度分布进行了研究。此外,对文中进行数值求解的142个工作状态时的数据中心热环境评价指标SHI进行了计算、比较与分析。结果表明,通过合理控制可逆供风单元,可明显改善数据中心气流组织与机柜入口气流温度分布。第三,基于响应曲面法的可逆供风单元与制冷系统优化分析。应用响应曲面优化分析方法分别对可逆供风单元正向与反向两个运行模式时,参数α与h取值对整体机柜入口气流最高温度的影响进行了研究,并分别建立了可逆供风单元正向与反向工作时整体机柜入口气流最高温度预测数学模型并进行了验证。应用该预测模型求得了可逆供风单元的最佳工作状态,并通过数值求解方法进行了验证。最后,对数据中心制冷系统进行了能耗分析,结果表明:针对本文模型,通过合理控制可逆供风单元运行状态,对于正向与反向两个运行模式,可分别使制冷系统能耗降低9.48%和7.63%。数据中心制冷系统能耗巨大,本文研究的可逆供风单元对实现数据中心局部冷却资源个性化管理与制冷系统节能降耗具有重要意义。