Extraído literalmente de aqui :

Existem várias maneiras de fazer essa alteração, no entanto, para renomear os arquivos do banco de dados físico no nível do sistema operacional, você terá que colocar o banco de dados offline

1. 
   Use o SSMS para colocar o banco de dados offline (clique com o botão direito do mouse em Banco de dados, selecione Tarefas, Colocar offline), altere o nome dos arquivos no nível do sistema operacional e, em seguida, coloque-o online.
   
2. 
   Você pode desanexar o banco de dados, renomear os arquivos e, em seguida, anexar o banco de dados apontando para os arquivos renomeados para fazer isso.
   
3. 
   Você pode fazer backup do banco de dados e depois restaurar, alterando o local do arquivo durante o processo de restauração.
   
4. 
   usando TSQL
   
   ALTER DATABASE databaseName SET OFFLINEGO
   
   ALTER DATABASE databaseNAME MODIFY FILE (NAME =db, FILENAME ='C:\ProgramFiles\Microsoft SQL Server\MSSQL.2\MSSQL\Data\db.mdf')GO--se alterar o nome do arquivo de log
   
   ALTER DATABASE databaseNAME MODIFY FILE (NAME =db_log, FILENAME ='C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL.2\MSSQL\Data\db.ldf')GO
   
   ALTER DATABASE databaseName SET ONLINEGO
   

para mais informações http://technet.microsoft.com/en-us/ library/ms174269.aspx