数据中心是现代重要的基础设施之一,是云计算、人工智能等信息服务的硬件基础,其安全性和节能性问题是业界和学界一直以来关注的重点。数据中心冷却系统则是该能耗研究的重点领域,联合国环境署的调查结果表示信息服务消耗了世界7%的能源总量,而数据中心能耗中就有45%被冷却系统消耗。数据中心的热环境性能与其安全性和节能性都有密不可分的关系,也更具备节能潜力,研究其节能潜力还能为数据中心提供更多的安全裕量,实现更优的运行稳定性与经济性。数据中心热性能是其应对高热流密度环境的性能,本文通过数值模拟和试验研究的手段,利用风速场和温度场对数据中心热性能进行表征,分别讨论了几类不同的几何结构和工况参数对数据中心热性能的影响。本研究选取双冷通道模块的冷通道封闭地板下送风数据中心为原型建立了静压层高度为300/400/500/600mm、地板穿孔率20/30/40/50%的共16个模型,使用商用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件Airpak对其风速场和温度场进行数值模拟。结果表明增加静压层高度和减小地板穿孔率分别用不同的影响方式提高了数据中心内的气流一致性和温度均匀性,对热性能有积极的改善效果;另一方面,考虑到建筑空间利用和风机能耗的因素,应合理应用该方法对数据中心热性能进行优化。本研究选取了夏热冬冷地区某金融数据中心进行了试验研究,试验的标准场景与模拟的基本模型基本一致,采用600mm的静压层高度与20%的地板穿孔率,分别在送风温度16/18/20℃、送风风量2.9/3.5/4.4m3/s的9种工况下进行试验,对冷通道穿孔地板出流风速和1.3m高度机柜进出风温度进行了测量。结果表明,降低送风温度在增加近空调端地板出流风速和机柜局部热点上有更优的改善效果;而远端地板出流和机柜温度则对送风风量更加敏感。本文还提出了适用静压层封闭方案优化静压层送风结构,以提高数据中心热性能。本研究使用Airpak对4种带有局部挡板的静压层封闭方案在基本模型上进行了数值模型,显著改善了近端机柜的热性能;在试验研究中测试了更易实施的倾斜分隔静压层封闭场景在5种不同工况下的热性能,也一定程度上改善了沿冷通道方向的气流一致性和温度均匀性。