[發明專利]模塊化數據中心氣流組織和溫度的計算方法

在審

• 申請號: 201810785446.8
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN109145374A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 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

本發明公開了一種模塊化數據中心氣流組織和溫度的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，建立模塊化數據中心幾何模型；步驟2，建立模塊化數據中心數值模型，并且給定邊界條件；步驟3，進行數值計算，將計算結果與實驗結果對比，驗證其正確性；步驟4，調整影響氣流組織和溫度的因素，進行計算，分析比對計算結果與實驗結果，再繼續調整直到計算結果與實驗結果在允許的誤差范圍內。其計算結果較為精準。

技術領域

本發明涉及空調制冷技術領域，具體涉及一種模塊化數據中心氣流組織和溫度的計算方法。

背景技術

數據中心是集中處理，存儲，傳輸，交換和管理信息的物理空間。隨著微電子技術和芯片集成技術的發展，封裝密度和工作頻率的提高，計算機服務器的熱通量密度迅速增加。在云計算數據中心中，單個機架的功耗可達10kW。服務器的可靠性和服務時間與其工作溫度有關，裝置過熱會嚴重影響其穩定性和可靠性。科學的空調系統氣流組織是滿足數據中心溫度要求的有效途徑。傳統溫度控制解決方案的功耗占數據中心總功耗的40％至50％，數據中心在許多發達國家中是最大的能源消耗設施之一。如何降低數據中心的功耗，降低PUE值，打造節能環保的數據中心成為運營商迫切需要研究的重要課題。

用于高密度數據中心的服務器通常是刀片服務器，每個服務器的大小和消耗都是固定的。冷空氣從出風口出發，經過刀片機表面，與之進行熱量交換后，將熱量帶走，這種熱交換方式被稱為對流換熱。因此，空調的冷卻效率取決于氣流的分布。對數據中心氣流組織進行優化的同時，溫度分布情況也會得到改善。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模塊化數據中心氣流組織和溫度的計算方法，其計算結果較為精準。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種模塊化數據中心氣流組織和溫度的計算方法，包括以下步驟：

步驟1，建立模塊化數據中心幾何模型；

步驟2，建立模塊化數據中心數值模型，并且給定邊界條件；

步驟3，進行數值計算，將計算結果與實驗結果對比，驗證其正確性；

步驟4，調整影響氣流組織和溫度的因素，進行計算，分析比對計算結果與實驗結果，再繼續調整直到計算結果與實驗結果在允許的誤差范圍內。

優選地，步驟1建立的幾何模型包括如下結構：墻壁、冷通道、熱通道、盲板、機柜、機柜背部風扇、刀片機、空調。

優選地，步驟2建立的數值模型包括：氣流組織的計算和溫度的計算；氣流組織計算采用標準模型；溫度的計算采用對流熱換模型。

優選地，步驟2中，邊界條件包括：送風口；回風口；墻體、機柜壁面；刀片機表面和機柜背部風扇。

優選地，步驟3中，計算結果包括氣流組織和溫度；截取不同高度的溫度分布情況與實驗結果進行對比，驗證其正確性。

優選地，步驟4中，調整影響溫度的因素包括：冷、熱通道封閉程度；冷、熱通道的距離；風速；風速方向；送風溫度；機柜內部布局；機柜和空調的相對布局。

優選地，步驟4中，分析比對計算結果與實驗結果中，截取同一高度上不同位置的溫度進行對比，用以體現橫向溫度的分布均勻程度；截取不同高度上的截面，取每一個截面上的最高溫度，用以體現縱向溫度分布均勻程度。

優選地，所述能量方程如下：

；

式中，為湍流黏性系數（）；為體積熱源源項；為湍流普朗特數。

優選地，所述對流熱換計算公式如下：

；

；