针对目前数据中心空调系统在冷量供应环节普遍存在的能耗大、冷却效果差等问题,本文提出了两种采用分散式供冷末端的机柜结构,在机柜内部对电子设备直接供冷,以实现对每个机柜定量化和精确化地按需供冷,并配以复合空调系统和制冷剂泵为其制备和输送冷量,既合理地利用了自然冷源,还提高了冷量输配效率。为进一步研究这两种机柜的运行性能,本文通过CFD仿真模拟的方法对其冷却效果和影响因素展开了一系列研究。首先,详细介绍了两种机柜的结构设计、运行原理以及各项优点;根据相关标准确定了各项结构参数和性能参数;结合机柜的结构特点,提出了用于评价机柜内部热环境的评价指标,为后面机柜冷却效果的评估提供参考依据。其次,利用Airpak软件对机柜建立仿真模型,并通过实验对其准确性进行验证。利用建立好的仿真平台对两种机柜进行模拟计算,通过模拟结果对机柜中的风量分布、压力分布以及温度分布的均匀性进行全面分析。研究发现,机柜Ⅰ因为冷热通道中的静压分布不均匀导致每一层的风量分布不均匀,进而导致机柜中出现温度过高且温度分布不均匀的现象,机柜Ⅱ因为蒸发器的位置和空气流动方向导致上下两排服务器的温度存在一定差异,均匀性不够理想。再次,针对两种机柜的结构缺陷提出了一系列优化方案,并通过各项评价指标对其冷却效果进行评估和比较,选出最佳优化方案:根据机柜Ⅰ冷热通道的静压分布特点提出了加设挡板、改变服务器排列方式等五种优化方案,其中将挡板宽度设为60%到80%的方案一效果最好;为减小机柜Ⅱ上下两排服务器的温差,通过改变蒸发器位置和服务器分布方式提出了四种优化方案,其中方案一将蒸发器置于两排服务器中间时效果最好,温度分布最均匀。最后,为保证机柜的节能性和可靠性,以上述两种最优机柜结构为研究对象,采用控制变量的研究方法探求机柜进风量、进风温度以及风压等运行参数对机柜冷却效果的影响规律,并以各项评价指标为基础,分别从服务器的温度分布、热安全性以及均匀性等方面对不同工况下机柜的冷却效果进行评估和分析。