[發明專利]一種通信機房流場模型建立與分析方法和系統

在審

• 申請號: 201710537068.7
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107506516A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 彭剛;周晨陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;深圳華中科技大學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 李智,曹葆青

技術領域

本發明屬于計算機仿真領域，更具體地，涉及一種通信機房流場模型建立與分析方法和系統。

背景技術

隨著通訊行業的迅猛發展，通信機房的節能問題引起普遍關注。通信機房的設備需要在一定的溫度環境下才能正常持久地運行，目前機房的溫度主要靠空調進行調節，常年定溫定速連續運行，造成了大量的能源消耗。對通信機房進行節能監控，溫度是個重要指標，而溫度數值又是時變、耦合的。

目前通信機房的流場模型建立和分析主要依靠傳感器采集的數據，需要在機房內布置大量的傳感器，耗費人力物力，而且只能得到數個點的信息，無法得到詳盡且直觀的流場信息。

由此可見，現有的通信機房的流場模型建立和分析存在難以全面分析通信機房流場環境、無法制定機房節能方案以及節能控制不準確的技術問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種通信機房流場模型建立與分析方法和系統，由此解決現有的通信機房的流場模型建立和分析存在難以全面分析通信機房流場環境、無法制定機房節能方案以及節能控制不準確的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種通信機房流場模型建立與分析方法，包括：

(1)根據通信機房機架布局和通信機房內的熱源分布建立通信機房的三維模型，通信機房的三維模型包括通信機房的墻面、通信機房機架和通信機房的空調送風口；

(2)采用四面體網格類型對通信機房的三維模型進行劃分，得到非結構化網格；

(3)將通信機房的墻面和通信機房機架表面的邊界類型設為壁面，將通信機房的空調送風口的邊界類型設為速度進口；

(4)基于非結構化網格，選用k-ε湍流模型，從速度進口開始計算，迭代N次后，得到通信機房的溫度場和速度場，利用通信機房的溫度場和速度場建立通信機房流場模型；

(5)利用通信機房流場模型，對通信機房的多種工況進行分析，制定通信機房節能方案。

進一步的，k-ε湍流模型為標準的k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型和可實現的k-ε湍流模型中的任意一種。

優選的，k-ε湍流模型為標準的k-ε湍流模型，其在溫室工程研究中比RNG k-ε湍流模型和可實現的k-ε湍流模型計算誤差更低。

進一步的，步驟(2)的具體實現方式為：

采用四面體網格類型對通信機房的三維模型進行劃分，通信機房機架表面向四周的網格尺寸由密變疏，當80％-100％的網格的尺寸偏斜率小于閾值時，得到非結構化網格。

進一步的，步驟(4)的具體實現方式為：

基于進行平滑和交換處理后的非結構化網格，設定多網格參數、松弛因子和離散化參數，選用k-ε湍流模型，從速度進口開始計算，迭代N次后，得到通信機房的溫度場和速度場，利用通信機房的溫度場和速度場建立通信機房流場模型。

進一步的，步驟(5)的具體實現方式為：

對通信機房的多種工況進行分析時，通過設置通信機房不同的空調送風口風速，利用通信機房流場模型，分析不同的空調送風口風速對溫度場和風速場的影響，得到最佳通信機房的空調送風口風速，通過設置通信機房不同的空調布局，利用通信機房流場模型，分析不同的空調布局對溫度場和風速場的影響，得到最佳通信機房的空調布局，通過設置通信機房不同的機架布局，利用通信機房流場模型，分析不同的機架布局對溫度場和風速場的影響，得到最佳通信機房的機架布局，通過設置通信機房不同的空調送風角度，利用通信機房流場模型，分析不同的空調送風角度對溫度場和風速場的影響，得到降溫效果最好的送風角度，制定通信機房節能方案。

按照本發明的另一方面，提供了一種通信機房流場模型建立與分析系統，包括：

三維模型建立模塊，用于根據通信機房機架布局和通信機房內的熱源分布建立通信機房的三維模型，通信機房的三維模型包括通信機房的墻面、通信機房機架和通信機房的空調送風口；

網格劃分模塊，用于采用四面體網格類型對通信機房的三維模型進行劃分，得到非結構化網格；

邊界類型設置模塊，用于將通信機房的墻面和通信機房機架表面的邊界類型設為壁面，將通信機房的空調送風口的邊界類型設為速度進口；

流場模型建立模塊，用于基于非結構化網格，選用k-ε湍流模型，從速度進口開始計算，迭代N次后，得到通信機房的溫度場和速度場，利用通信機房的溫度場和速度場建立通信機房流場模型；

流場分析模塊，用于利用通信機房流場模型，對通信機房的多種工況進行分析，制定通信機房節能方案。