[發明專利]中心機房氣流組織和溫度計算方法

在審

• 申請號: 201810468617.4
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108710744A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 秦子強;董昊;張水兵;高德鎖;司海青
• 申請（專利權）人: 蘇州黑盾環境股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種中心機房氣流組織和溫度計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立中心機房的物理模型；

2)建立數值模型，獲得給定的邊界條件；

3)進行數值計算，將計算結果與實驗結果對比，若在誤差范圍內，則計算結束并獲得中心機房氣流組織和溫度；若在誤差范圍以外，則分析原因，對物理模型和/或數值模型進行調整繼續計算。

2.根據權利要求1所述的中心機房氣流組織和溫度計算方法，其特征在于，物理模型包括如下部件：中心機房的墻壁、冷通道、熱通道、盲板、機柜、刀片機和空調；空調出風口排列在同一側，冷通道處在出風口側，即冷空氣由出風口吹出，形成冷通道；空調回風口在機柜背部，冷空氣由出風口吹出，穿過位于其一側的機柜，回到回風口，熱通道處于回風口側；刀片機從距離機柜底部50mm處開始，每隔50mm布置一個，總數為20個；盲板處于機柜上部，在距離最上一層刀片機50mm處，加上盲板，防止熱空氣回流。

3.根據權利要求2所述的中心機房氣流組織和溫度計算方法，其特征在于，計算氣流組織時，采用標準k-ε模型計算湍流；計算溫度時，采用求解能量方程計算；電子元器件的散熱計算時，采用牛頓冷卻定律計算對流熱換。

4.根據權利要求3所述的中心機房氣流組織和溫度計算方法，其特征在于，給定的邊界條件包括：空調的送風口、回風口；中心機房的墻壁、機柜壁面；刀片機表面和機柜背部風扇壓力階躍值。

5.根據權利要求4所述的中心機房氣流組織和溫度計算方法，其特征在于，物理模型的尺寸為：機房長×寬×高：5400mm×2350mm×2400m；機柜外殼長×寬×高：1000mm×600mm×2050mm；刀片機長×寬×高：800mm×600mm×50mm；空調送風口長×寬：400mm×800mm；冷通道長×寬×高：5400mm×800mm×2400m；熱通道長×寬×高：5400mm×550mm×2400mm。

6.根據權利要求5所述的中心機房氣流組織和溫度計算方法，其特征在于，數值模型中，標準k-ε模型具體計算公式如下：

模型中ε定義為：

湍動粘度μ_t定義為：

湍流脈動動能k方程：

湍流耗散率ε方程：

式中，C_1ε、C_2ε、C_3ε為經驗常數，值分別為1.44、1.92、0.09；σ_k、σ_ε分別為湍動能和湍動能耗散率對應的普朗特數，值分別為1.0、1.3；

數值模型中，能量方程計算如下：

式中，μ_t為湍流黏性系數(Pa·s)；S_h為體積熱源源項；Pr為湍流普朗特數；

數學模型中，對流熱換計算采用公式如下：

Q_α＝αA(T_w-T_f)

q_α＝α(T_w-T_f)

式中，Q_α為單位間內的對流熱換量(W)，q_α為單位時間單位面積的對流熱換量(W/m²)，T_w為固體壁面溫度(℃)，T_f為流體溫度(℃)，α為對流熱換系數(W/(m^2·℃))，A為對流熱換面積(m²)。

7.根據權利要求6所述的中心機房氣流組織和溫度計算方法，其特征在于，給定的邊界條件的如下：送風口風速2m/s、溫度為18℃、湍動能為0.0191、湍動能耗散率為0.01162；回風口壓力2Pa；墻壁初始溫度為18℃；機柜壁面和盲板為無滑移絕熱壁面；刀片機表面面熱流密度為250(W/m²)；機柜背部風扇壓力階躍值為6Pa；機柜前邊的鐵網采用多孔階躍模型來模擬；

機柜背部的風扇模數值模型為：

其中，Δp是壓力階躍，f_n壓力階躍多項式系數，v是垂直于風扇的最大流體速度。

機柜前邊的鐵網的多孔階躍模型為：

式中，C₂可由經驗公式得出：

式中，d_x為多孔板厚度，取值為2mm；為多孔板孔隙率，取值為0.75；C₁為經驗參數，取值為0.98。