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1、基于Airpak的绿色机房模型仿真评价与控制讲解者:李鑫组员:熊钊于壮李鑫(吉林大学)概述机房模型建立及求解变量说明33问题重述与分析312模型假设模型评价与推广354一.问题重述与分析随着人们对高密度计算,多任务计算的需求,越来越多的高性能数据中心或互联网中心（DC,IDC）建成，为了保证机房内设备健康运行,数据中心制冷系统必须根据机房内热点的温度（室内最高温度）向机房送配冷气.合理地给服务器分配工作任务,能够降低机房内热点的温度,达到节能目的.绘制机房冷,热通道的热分布及流场分布,求出室内热点的位置;机房热分布数学模型的建立与比较;机房实际任务量下的最优任务分
2、配方案求解;按照《电子信息系统机房设计规范》C级要求控制机房温度,服务器设计任务量一定条件下,对空调的送风速度或送风温度的合理控制.机房内流体为不可压缩牛顿流体,且符合Boussinesq假设;室内流体为粘性流体,流体作定常流动,忽略由流体粘性力做功所引起的耗散热;假定流场具有高的紊流Re数,流体的紊流粘性各向同性;不考虑机房外部传热的影响;将机房近似看作封闭系统;不考虑机房内其他辅助设备(如PDU等)对整个模型影响;流动为紊态流动;忽略固体壁面和室内物体表面的热辐射.二.模型假设时间维数扩散通量W(t)空调系统的工作负荷三.变量说明变量变量说明各通道的横坐标值,
3、纵坐标值,高度值通用变量速度矢量源项动量热源,污染源等引起的源项为湍流脉动动能的耗散率各通道主机的横坐标值,纵坐标值,高度值湍流速度编号为的机柜任务分配因子编号为的机柜附近处热点温度编号为的机柜的发热功率变量变量说明空气动力粘度,取机房中机柜编号,R机房内热点处的温度机柜满负荷工作时发热功率"标定温度法"中的标定温度距离变量湍流脉动功能空气密度,取1.237三.变量说明四.机房模型建立及求解问题一:绘制机房冷,热通道的热分布及流场分布,求出室内热点的位置1.冷,热通道的热分布热通道冷通道问题一:绘制机房冷,热通道的热分布及流场分布,求出室内热点的位置2.冷,热通道
4、的速度分布热通道冷通道四.机房模型建立及求解问题一:绘制机房冷,热通道的热分布及流场分布,求出室内热点的位置3.机房内最高温度位置四.机房模型建立及求解利用MATLAB编程可求解室内温度最高位置在通道3（热通道）,处,最高温度为56.1725℃问题二:机房热分布数学模型的建立与比较1.CFD分析方法四.机房模型建立及求解建立模型（BuildModel）生成网格（GenerateMesh）检测结果（ExamineResults）计算求解（CalculateSolution）AirpakFLUENT问题二:机房热分布数学模型的建立与比较2.研究对象的物理模型边界条件整
5、个计算空间大约283m3,考虑到机房的复杂性,采用混合网格对计算区域进行离散,即采用变步长的方法对网格进行划分,对气流速度变化较快的区域进行不同程度的网格加密,根据题目中所给数据插值来施加周期边界条件:a)送风口和回风口分别设为风速进口边界和出口边界;b)机架设为热通量边界,数值上取其总发热量与散热表面积之比;c)机房的边界设为恒温边界.四.机房模型建立及求解问题二:机房热分布数学模型的建立与比较3.网格划分由于机房内结构复杂,为了更准确的反映房内的气流组织,在划分网格时对有物体的地方,如空调,机柜群等处网格相对其他地方更细密.右图为不同截面的网格分布.四.机房模
6、型建立及求解问题二:机房热分布数学模型的建立与比较4.计算求解建立数学模型是对所研究的流动问题进行数学描述,连续性方程,动量方程,能量方程都可以写成下列通用控制微分方程的形式:连续性方程:K方程:ε方程:由于控制方程是非线性的,所以在达到收敛精度之前,需进行迭代求解.我们采用的Airpak利用有限体积法,把计算区域划分为离散的控制体积网格,在每个控制体积上积分控制方程,形成计算变量的代数方程,然后进行迭代求解.四.机房模型建立及求解问题二:机房热分布数学模型的建立与比较5.检查结果I.热分布图按附件数据给定相关参数后得到机房的热分布图.冷通道（通道2）热分布热通道
7、（通道3）热分布1）下图为冷,热通道的热分布图.四.机房模型建立及求解问题二:机房热分布数学模型的建立与比较5.检查结果I.热分布图2）下图分别为距离空调位置2.4m,5m和7.2m的截面热分布图.距空调2.4m截面:距空调位置5m:距空调位置7.2m截面:四.机房模型建立及求解问题二:机房热分布数学模型的建立与比较5.检查结果I.热分布图3）下图分别为模型的整体热分布立体图和气流图.热分布立体图热分布气流图四.机房模型建立及求解问题二:机房热分布数学模型的建立与比较5.检查结果II.速度分布图按附件数据给定相关参数后得到机房的速度分布图.冷通道（通道2）速度分布
8、热通道（通
