在高速发展的信息时代,数据中心高需求所带来的高能耗问题需要进行大力改善。采用通风冷却技术的数据中心节能降耗研究发展过程中,良好的气流组织和IT设备开机调配策略是改善数据中心机房散热性能的关键所在,需要做进一步的研究。因此,本文用稳态和瞬态数值模拟的方法,以寻求节能运行的开机策略为目的,从改善气流组织方式及机房总体负载的开启和分布方式这两个主要问题展开研究。首先,通过改善气流组织研究来实现节能降耗。创新性地提出加隔板冷通道封闭模型,进一步遏制冷热气流掺混,有效地提升空调系统的冷量利用率;在此基础上,通过多组数值实验的对比分析,得出最佳的送风口尺寸和角度,并且发现过小的送风尺寸会形成局部热区,服务器最高温度随送风角度变化先下降后升高;在空调布局方式上,采取对称布置时热环境温度最低,并且空调距离越分散,制冷效果越差;功率变化随温度变化呈线性相关,并计算得出相应的函数关系式。其次,在合理化气流组织后,改进负载分布进一步挖掘节能空间。通过热稳态数值研究,建立基于温度平均的功率分配模型,结果表明此种分配方式能有效地消除由于气流分布不同产生的局部热点,提高冷量利用率;对于开机服务器布局方面,集中中层最好,集中下层最差;同时,利用热环境性能指标进行评价,发现对于稳定工况的开机策略选择时,50%及以上的中高开机负荷状态,Mode15近上层交叉分布方式最佳;50%以下的低开机负荷状态下则是Mode12集中中层的分布方式优势明显。最后,分析数据中心制冷失效、动态变工况的瞬态温升特性,为IT设备的安全和节能运行给出指导意见。通过热瞬态数值研究,分析了空调参数与IT设备功率变化对开机瞬态温升的影响特点;对比了不同气流遏制模型制冷失效后的散热恶化差异,得出了冷通道封闭方式下功率密度与温升速率的函数关系;分析了变工况的瞬态热环境温变特点,功率变化影响快,但冷量变化起主导作用,对于开机量动态变化时,采取直接增加而分阶段过渡减小开机量的方式,开机位置的动态变化时,机柜服务器开机位置按时间顺序从上中下依次开启运行的调配方案是符合安全可行的理想开机策略。