3D仿真机房建模研究

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1、3D仿真机房建模摘要在提高数据中心设备的能效，极大化数据中心的能源利用率及计算能力的同时，有效降低数据中心的能源消耗，最人程度上避免机房内的温度局部过热已成为当今数据中心的一个比较突出的问题，如何设计一个完善的电信机房空调系统以便使空调的冷量按照机房的需求合理分配，提高空调的利用率并节省空调的耗能，是口前建设绿色数据机房配套设计所要面临的主要问题。为解决这一问题，我们对附件1所给的数据进行简单处理，作出其和关的温度场和速度场，对其分析得出机房温度在距离空调位置越远，距地板高度越高的地方，由于不能得到充分的散热效果，造成局部温度过高，并分析得到测试机房最高温度位置在通道3约据空调

2、7.2m,高度1・5m左右的邻域范围内。问题二仿照流休分析CFD模型建立数学物理方程模型，在考虑封闭室内能量守恒的条件下，对机房内各因素进行分析，得出不同的送风量对机房内部气流组织造成不同程度的紊流，继而影响散热效果，rh此使用Matlab软件contour函数拟合处机房内部的温度场和速度场，与问题一得到的温度场和速度场进行比较得出与所建所建模型误差情况，判断出所建模型的合理性。问题四采用有关冷负荷指数，热分布指数的模糊评价方法，对机房送风温度进行反馈，进而控制机房送风温度，使其符合《电了信息系统机房设计规范》所要求的C级温度值指标。关键词：合理送风方式CFD模型数学物理方程热

3、分布指数一、问题的提出及重述由于高密度计算、多任务计算的需要，越来越多的高性能数据中心或互联网中心（DC、IDC）止逐渐建成。在现代的数据中心内，由于刀片服务器成木与性价比高，体积小而被广泛使用。由于自身能源与冷却条件限制，这类大规模的数据中心或许每年需要花费数百力美元，主要用于计算设备及系统冷却所需的能源费用。因此有必要提高数据小心设备的能效，极大化数据中心的能源利用率及计算能力。大约在上世纪90年代后期，IBM、HP等公司首先提出绿色数据中心的概念，并受到世界各国的广泛重视。绿色数据中心的设计在我国处于刚起步阶段，和关的工作很少，资源缺乏。作为绿色数据中心设计的一个重耍环节

4、是利用源自服务器及环境温度的数据，刻I田i数据中心的热循坏过程。机房内热坏境分析是绿色机房设计的主要步骤之一。为了保证机房内设备健康运行，数据屮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。而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。图1虚拟机房示意图该类机房采用独立的空调通风制冷系统（HVAC）,机房机柜的布置通常按一定的行业设计规范要求布置。相邻机柜的出风口面对同一个通道。形成热通道。机房内热气流经循环进入HVAC顶部，在经过水冷系统冷却后从地下冷风槽通过中孔板送入机柜进风口，形成冷通道。对于此类机房，往往由于机柜布置的不合理，

5、以及各机柜服务器任务分配的不合理，造成机房内局部温度过高（形成热点）。为了保证服务器的健康工作，通常需耍HVAC降低送风温度或加人送风量，造成耗能增加。绿色数据中心的主要任务之一就是根据机房的基础设施状态，按照行业规范要求合理地布置机柜，分布任务，尽量避免局部地区过热。t1.2m通道11□f1.2m通道2t1.2©通道3卜t1.2m通道41□通道5图2测试机房虚拟示意图图2是一个测试案例，该测试机房高3.2米，每个机柜群长6.4米，深0.8米，高2米，由8个同样的机柜组成，每个机柜由5个机架构成（共160个机架）。通道2与4是冷通道，空调制冷系统将冷气送到冷通道，各机柜的服务器

6、从冷通道吸入冷气。通道1,3,5是热通道，服务器将热量排入热通道，再通过排风系统排HI,循坏进入空调顶部。机柜群与侧边墙距离1.6米，两个空调布置在冷通道的一•端靠墙处。空调几何尺寸为宽1.8米，厚度为0.9米，高度为2米。回风孔位于空调顶部，儿何尺寸约为0.5米乘1.4米。空调的进风风速与温度由机房室内温度与风速确定，送风温度为送风槽出口温度，风速不详。可以将机房近似看作封闭系统（一般情况下机房门不开的的，不允许人进岀）。出风槽的宽度约为0.4米（冷通道宽度的三分之一），长度约为6.4米,孔隙率约为50%,与机柜并行排列。我们依据附加中给出资料的相关信息，讨论以下问题：1据附

7、件1的数据，绘出冷、热通道的热分布及流场分布及室内最高温度位置。2建立描述该问题热分布的数学模型及算法，并与测试案例进行比较。3如果定义该机房的总体任务量为1,根据你的模型及附件1的流场数据，确定服务器实际任务量为0.8及0.5的最优任务分配方案，并给出室内最高温度。4按照《电子信息系统机房设计规范》C级要求控制机房温度，讨论服务器设计任务量一定条件下，如何控制空调的送风速度或送风温度。二、问题的分析在提高数据中心设备的能效，极大化数据中心的能源利用率及计算能力的同时，如何有效降低数据中心的