当今社会越来越趋于智能化,信息技术与IT行业发展迅猛,数据中心的规模不断扩大。然而数据中心能耗高,能源利用率低下的问题也日渐突出,由此产生的能源危机越来越严重。数据中心中尤其以暖通制冷设备耗能量最为巨大,传统数据中心的中央空调制冷系统难以有效地为设备散热,而且冷热空气混合容易产生局部热点。相比之下,贴近机柜的散热更为直接,能够有效的降低机柜温度,但目前存在的机柜级或者是背板式的换热方式,需要借助风扇来转移热量,仍然造成极大的热量散发于数据中心房间当中,一方面带来不必要的热负荷,同时也造成了更多的能源浪费。本文基于数据中心机柜与IT设备的结构特点,将微通道平板环路热管与IT设备结合,提出一种新型的数据中心散热及余热回收系统——基于数据中心余热回收微通道平板环路热管系统。该新型系统采用微通道平板环路热管来改进机柜内的温度分布,直接从源头对服务器的散热进行回收,微通道平板热管蒸发端直接贴合于服务器设备表面,能够及时,有效地将热量带走。本研究对该新型系统进行了理论分析和仿真模型研究,最终得到一个供用户设计该新型系统的可执行程序。首先,对数据中心散热系统目前存在的方案进行了广泛的文献调研,尤其针对热管在数据中心散热系统的应用进行综述,分析了数据中心机柜及IT设备的散热特性,探究出传统数据中心冷却系统的优缺点,并且依据微通道平板环路热管结构,提出一种利用微通道平板环路热管的数据中心余热回收系统。其次,针对用于数据中心余热回收系统的微通道平板环路热管进行理论分析,通过传热学,工程热力学,流体力学以及数值分析等知识对微通道平板环路热管的传热极限进行模拟研究,确定了微通道平板环路热管在系统中的最大传热量,结果表明,设计的微通道平板环路热管存在六大极限,分别是毛细极限、音速极限、夹带极限、沸腾极限、黏度极限、液体满流极限。在本文研究设计的新型系统中,起决定性作用传热的极限是毛细极限。另外,本文基于能量守恒,质量守恒原理,建立了系统整体运行的稳态仿真模型,针对蒸发端的设计参数与结构,对冷凝端进行了换热模拟,确定出可供参考的冷凝端最小长度值以及推荐的换热器进水口水温。接着分析了充液率、水流速度、IT设备散热量对系统整体运行性能的影响,得到各工况下的系统模拟运行效率,研究了基于微通道平板环路热管运行条件与效率变化的关系。结果表明,在充液率为35%,水流速度为300 L/h,入口水温为15℃,蒸发端到冷凝端高差为0.8 m,IT设备散热量在500W/m~2时,系统的热回收效率模拟值可以达到86.67%。通过实验测试数据,验证了系统仿真模型数值的准确性和可靠性,分析实验结果得知,实验条件下各工况最优值以及换热量、换热效率均基本与模拟值相吻合,两者误差小于10%,在充液率为35%,水流速度为300 L/h,入口水温为15℃,蒸发端到冷凝端高差为0.8 m,IT设备散热量在500 W/m~2时,实验测试热回收效率可达84.52%,模拟与实验误差仅为2.54%。最后,根据以上研究基础,对提出的数据中心余热回收微通道环路热管系统的模拟程序,进行进一步的代码优化与界面设计,使其易于工程人员调用,交互式的可视化界面作为用户端将可以为数据中心微通道平板环路热管余热回收系统的设计提供可行的参数参考。