由于互联网的飞速发展,数据中心在全球各个角落迅速兴起,在为科技发展和经济带来利益的同时,也耗费了大量的能源。在数据中心能耗中,空调系统所占据的能耗比很高,当前绿色数据中心领域,有越来越多的学者开始关注到空调冷却系统的优化。由于数据通信设备需要稳定可靠运行,服务器的入口温度需要稳定在一定范围,而冷空气的供应分布是不均匀的,靠近机房空调（CRAC）一侧的机柜服务器的冷空气经常供应不足,机柜入口温度过高,为了降低机柜的入口温度,机房空调需要降低冷空气供给温度或者提高供给流量,这会造成数据中心能源的极大浪费,如何优化数据中心冷空气供应分布是数据中心冷却系统优化的重要任务。本文的研究内容主要包括以下几个方面:（1）首先,使用计算流体力学（CFD）方法分析机房空调出风口处的气流流型,即出风方式对数据中心热流环境的影响,其中主要研究机柜入口温度、板下静压箱的气流以及穿孔地板流量分布,还分析了不同机柜热密度情况下气流流型的影响规律的适用性。研究结果表明,当气流流型为剪切流型时,其机柜入口温度有明显降低,这对数据中心冷却性能的优化提供了一种有用方案。当正常供风时,机柜级冷却所需的冷量来自机柜上半部和底部出现的热空气（机柜底部泄漏）,这会导致在冷通道中形成冷热空气混合,造成能量的浪费。然而,当采用剪切供风时,这种热趋势会得到改善。（2）然后,使用CFD方法分析机房空调多风口布局形式对数据中心热流环境的影响。研究过程中发现,机房空调的3种基本布局形式中,对角布局的穿孔流量分配更加均匀,这种均匀性既减少了中间机架存在的冷空气旁路,又降低了机架排末端机架中的热空气再循环现象。研究过程中也得出来机房空调布局应该遵循的规律:（ⅰ）机房空调应面向热通道而不是冷通道布置,因为在冷通道地板下的静压应最大;（ⅱ）机房空调平行排列时,它们的供风方向应使整个板下空间静压增加,而不是使气流卷流相冲突,造成这些区域静压下降,导致供应冷量整体损失。（3）最后,运用响应曲面法（RSM）对影响因素进行寻优求解,找出最优组合方案,并对该方案进行合理评估。首先根据Box-Behnken设计进行三因素三水平的实验设计,选择成本函数作为响应,然后结合Design-Expert软件拟合响应曲面,并采用非线性GRG法对响应曲面方程最优化求解。方差分析表显示,得到的回归方程拟合程度很好,可用该响应曲面方程代替试验点对实验结果进行分析。优化后影响因素的最佳组合方案为:机房空调出风口气流流型为剪切流型,空调采用对角布局且两空调间距为1.45m,静压箱深度为800mm,穿孔地板开孔率为25%。对影响因素最佳组合方案的数据中心进行数值模拟,并将数值结果与基础模型方案结果从数据中心的热流环境、热环境评价指标、机房空调的制冷能耗等三方面进行综合比较,得出最佳组合方案能有效降低数据中心的能耗,提高数据中心的能源利用率。