随着科技的发展,数据中心的数量日益增多,该类建筑的空调系统能耗占比较大,在节能方面有着较大空间。分离式热管作为高效的传热元件,蒸发器与冷凝器可以分开布置,具有远距离传输热量、结构简单、无需外驱动力等优点,目前已经在数据中心有了一定的实际应用。本文出于对环保与实现“双碳”目标的考虑,选用CO2作为管内工质,以CFD模拟手段研究分离式CO2热管的内在运行特性。本文建立了分离式CO2热管的CFD仿真模型,选择VOF模型模拟管内气液两相流动过程;选择Lee模型模拟气液之间的相变过程。将模拟结果与实验数据进行了对比,验证了模型的准确性。在此基础上,用CFD方法直观展示了分离式CO2热管的气液分布和运行状态,分析了热管的传热性能,以及不同结构尺寸（高差及管径）对热管运行特性的影响。对不同传热量下热管运行特性的研究发现,当充液率不变时,热管在低、中、高传热量下依次处于预启动运行阶段、周期性波动运行阶段和稳定运行阶段,热管在各个阶段表现出了不同的运行特点,且在每个阶段内,随着传热量的变化,热管的沿程压差、循环流量等均发生有规律的改变。对不同充液率下热管运行特性的研究发现,热管在不同充液率下气液分布有较大差别。通过大量模拟数据分析了不同工况下热管的传热性能和循环流量,结果表明热管在中等充液率下,热管的传热极限最大,环路热阻最小,传热性能最佳。在不同充液率下,热管的有效质量流量与实际质量流量之间存在不同程度的差异,充液率越低,有效质量流量与实际质量流量差值越小。蒸发器与冷凝器之间的高差对热管流动换热起到一定的积极影响,高差从1000mm增加到1200mm,热管传热极限提高了14.8%。增加管径也是提高热管传热性能的有效方式之一,研究结果表明,热管绝热段管径从9mm增大到12mm后,热管的环路热阻减小,传热性能增强,管径对热管传热极限的提高效果显著。通过本文的研究,对分离式CO2热管的运行特性有了更加深入的认识,为其在数据中心空调系统中的应用提供了理论基础和设计思路。