室内气流组织仿真

室内气流组织仿真

1.升温改造分析

数据中心常用的冷源形式为冷水机组，冷冻水温度与蒸发温度息息相关。相同温差情 况下，提高蒸发温度可以提高压缩机效率。同时，提高蒸发温度对于利用自然冷源是有利的， 对于同一个气候区来说，蒸发温度越高，每年可利用的自然冷却时间则越多。若机房的气流 组织良好，还可以提高空调的送回风温度。

提高冷冻水温度或空调送回风温度的前提是机房内不会出现局部热点，经过标定的 CFD 模型可直观地显示既有机房的温度场现状，通过在CFD 模型中增加盲板或毛刷封堵或 者其它方法，可针对性地消除热点，使整个流场更加均匀化、合理化，为后期机房的升温做 好准备。

以下为某项目升温改造的案例介绍。图1为某待升温改造的模型，其中，改造之前空 调的送风温度为18℃,改造后空调送风温度为24℃。图2~图4分别为机房改造前、改造 后未升温以及改造后升温后的冷热通道温度分布图。

图3改造后未升温前冷热通道温度分布     图4改造后升温后冷热通道温度分布

由图2可以看出，改造之前冷热通道内的温度分布很不均匀，最大温差达到9℃左右， 此时空调为了消除局部热点，其送风温度低至18℃,但仍不能满足部分IT设备入口温度的 要求，如图2右上角处的温度仍大于30℃,除此以外，空调送风温度过低还造成了冷量的 浪费，热通道内的温度也出现了局部较低的情况。

由图3可以看出，经过改造后冷通道内的温度分布更加均匀，最大温差在0.5℃以内， 但冷热通道内的温度偏低，此时空调送风有大幅度的降温空间。图4为送风温度提高至24℃ 的冷热通道内温度分布图，由图4可以看出在空调送风温度的提高6℃的情况下，整个冷通 道的温度依然均匀，最大温差仍小于0.5℃,IT 设备在此温度下可安全高效地运行。

2设备上下架预测分析

数据中心运维过程中，随着IT设备的不断上架、下架，整个机房的电力、制冷、空间 资源也随之发生动态变化，尤其是关键设备的上下架可能会对周围的温度场产生巨大的影 响，周边的设备或其本身会面临着超温的风险，为避免由于设备上下架带来的隐患，可在设 备上架之前利用CFD 技术在数字模型中预演，提前了解上架之后机房的热流场。

图5机柜下部预计部署一个7U、功率为500W的IT设备，为提前了解部署设备后是 否会出现局部过热的情况，先在CFD 仿真软件中虚拟部署了下该IT设备，得到的结果图如 图6所示，图6为在CFD 软件中部署设备后，IT设备的进风温度流线。由流线可以看出， 热气流会通过机柜底部的泄露回流重新进入 IT 设备入口，造成设备过热，因此设备不建议 放在此处。

图5待上架设备位置图                图6上架后机柜流线分布图

而每次部署设备都会对冷空气的分布产生影响，借助CFD 软件可以可视化这些影响， 为每次部署设备提供依据。

3冷却失效分析

在所有引起服务器宕机的原因中，由于冷却系统失效造成的宕机占33%,并且有逐年 增长的趋势。冷却失效CFD 分析指的是数据中心的冷却系统在发生可恢复的短暂报警或者 硬件故障的情况下用 CFD 进行数值仿真分析，进而预测 IT设备进口温度随时间的变化情 况，分析过程为瞬态过程(即计算物理量随时间变化)。

表1表示封闭不同通道时数据中心的温升曲线和温升时间对比情况。 表 1 不同方案冷却失效温升对比

4室内柴发机房仿真分析

室内柴发机房的通风散热也一直是数据中心行业关注的重点，柴油发电机房的进风温 度过高会使得柴发机组无法正常使用，合理确定柴发机房的通风温度十分重要。而借助CFD 仿真软件可协助相关人员完成对室内柴发机房流场的评估。

本小节将以室内柴发机房为例，讲述CFD 技术在室内柴发机房中的应用。

图7柴发机组布置图

图7是一个建在建筑内部的柴发机房，共六台发电机组，图8和图9是模拟排烟情况 的结果，从中可以看出机房内温度没有明显提高，排烟排风效果良好。

图8室内柴发通风温度分布图              图9室内柴发通风温度流线图