基于Airpak的綠色機(jī)房模型仿真評(píng)價(jià)與控制

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1、基于Airpak的綠色機(jī)房模型仿真評(píng)價(jià)與控制講解者:李鑫組員:熊釗于壯李鑫(吉林大學(xué))概述機(jī)房模型建立及求解變量說(shuō)明33問(wèn)題重述與分析312模型假設(shè)模型評(píng)價(jià)與推廣354一.問(wèn)題重述與分析隨著人們對(duì)高密度計(jì)算,多任務(wù)計(jì)算的需求,越來(lái)越多的高性能數(shù)據(jù)中心或互聯(lián)網(wǎng)中心（DC,IDC）建成，為了保證機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備健康運(yùn)行,數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)必須根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)熱點(diǎn)的溫度（室內(nèi)最高溫度）向機(jī)房送配冷氣.合理地給服務(wù)器分配工作任務(wù),能夠降低機(jī)房?jī)?nèi)熱點(diǎn)的溫度,達(dá)到節(jié)能目的.繪制機(jī)房冷,熱通道的熱分布及流場(chǎng)分布,求出室內(nèi)熱點(diǎn)的位置;機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較;機(jī)房實(shí)際任務(wù)量下的最優(yōu)任務(wù)分

2、配方案求解;按照《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》C級(jí)要求控制機(jī)房溫度,服務(wù)器設(shè)計(jì)任務(wù)量一定條件下,對(duì)空調(diào)的送風(fēng)速度或送風(fēng)溫度的合理控制.機(jī)房?jī)?nèi)流體為不可壓縮牛頓流體,且符合Boussinesq假設(shè);室內(nèi)流體為粘性流體,流體作定常流動(dòng),忽略由流體粘性力做功所引起的耗散熱;假定流場(chǎng)具有高的紊流Re數(shù),流體的紊流粘性各向同性;不考慮機(jī)房外部傳熱的影響;將機(jī)房近似看作封閉系統(tǒng);不考慮機(jī)房?jī)?nèi)其他輔助設(shè)備(如PDU等)對(duì)整個(gè)模型影響;流動(dòng)為紊態(tài)流動(dòng);忽略固體壁面和室內(nèi)物體表面的熱輻射.二.模型假設(shè)時(shí)間維數(shù)擴(kuò)散通量W(t)空調(diào)系統(tǒng)的工作負(fù)荷三.變量說(shuō)明變量變量說(shuō)明各通道的橫坐標(biāo)值,

3、縱坐標(biāo)值,高度值通用變量速度矢量源項(xiàng)動(dòng)量熱源,污染源等引起的源項(xiàng)為湍流脈動(dòng)動(dòng)能的耗散率各通道主機(jī)的橫坐標(biāo)值,縱坐標(biāo)值,高度值湍流速度編號(hào)為的機(jī)柜任務(wù)分配因子編號(hào)為的機(jī)柜附近處熱點(diǎn)溫度編號(hào)為的機(jī)柜的發(fā)熱功率變量變量說(shuō)明空氣動(dòng)力粘度,取機(jī)房中機(jī)柜編號(hào),R機(jī)房?jī)?nèi)熱點(diǎn)處的溫度機(jī)柜滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)發(fā)熱功率"標(biāo)定溫度法"中的標(biāo)定溫度距離變量湍流脈動(dòng)功能空氣密度,取1.237三.變量說(shuō)明四.機(jī)房模型建立及求解問(wèn)題一:繪制機(jī)房冷,熱通道的熱分布及流場(chǎng)分布,求出室內(nèi)熱點(diǎn)的位置1.冷,熱通道的熱分布熱通道冷通道問(wèn)題一:繪制機(jī)房冷,熱通道的熱分布及流場(chǎng)分布,求出室內(nèi)熱點(diǎn)的位置2.冷,熱通道

4、的速度分布熱通道冷通道四.機(jī)房模型建立及求解問(wèn)題一:繪制機(jī)房冷,熱通道的熱分布及流場(chǎng)分布,求出室內(nèi)熱點(diǎn)的位置3.機(jī)房?jī)?nèi)最高溫度位置四.機(jī)房模型建立及求解利用MATLAB編程可求解室內(nèi)溫度最高位置在通道3（熱通道）,處,最高溫度為56.1725℃問(wèn)題二:機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較1.CFD分析方法四.機(jī)房模型建立及求解建立模型（BuildModel）生成網(wǎng)格（GenerateMesh）檢測(cè)結(jié)果（ExamineResults）計(jì)算求解（CalculateSolution）AirpakFLUENT問(wèn)題二:機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較2.研究對(duì)象的物理模型邊界條件整

5、個(gè)計(jì)算空間大約283m3,考慮到機(jī)房的復(fù)雜性,采用混合網(wǎng)格對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散,即采用變步長(zhǎng)的方法對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行劃分,對(duì)氣流速度變化較快的區(qū)域進(jìn)行不同程度的網(wǎng)格加密,根據(jù)題目中所給數(shù)據(jù)插值來(lái)施加周期邊界條件:a)送風(fēng)口和回風(fēng)口分別設(shè)為風(fēng)速進(jìn)口邊界和出口邊界;b)機(jī)架設(shè)為熱通量邊界,數(shù)值上取其總發(fā)熱量與散熱表面積之比;c)機(jī)房的邊界設(shè)為恒溫邊界.四.機(jī)房模型建立及求解問(wèn)題二:機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較3.網(wǎng)格劃分由于機(jī)房?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,為了更準(zhǔn)確的反映房?jī)?nèi)的氣流組織,在劃分網(wǎng)格時(shí)對(duì)有物體的地方,如空調(diào),機(jī)柜群等處網(wǎng)格相對(duì)其他地方更細(xì)密.右圖為不同截面的網(wǎng)格分布.四.機(jī)房模

6、型建立及求解問(wèn)題二:機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較4.計(jì)算求解建立數(shù)學(xué)模型是對(duì)所研究的流動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)描述,連續(xù)性方程,動(dòng)量方程,能量方程都可以寫(xiě)成下列通用控制微分方程的形式:連續(xù)性方程:K方程:ε方程:由于控制方程是非線(xiàn)性的,所以在達(dá)到收斂精度之前,需進(jìn)行迭代求解.我們采用的Airpak利用有限體積法,把計(jì)算區(qū)域劃分為離散的控制體積網(wǎng)格,在每個(gè)控制體積上積分控制方程,形成計(jì)算變量的代數(shù)方程,然后進(jìn)行迭代求解.四.機(jī)房模型建立及求解問(wèn)題二:機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較5.檢查結(jié)果I.熱分布圖按附件數(shù)據(jù)給定相關(guān)參數(shù)后得到機(jī)房的熱分布圖.冷通道（通道2）熱分布熱通道

7、（通道3）熱分布1）下圖為冷,熱通道的熱分布圖.四.機(jī)房模型建立及求解問(wèn)題二:機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較5.檢查結(jié)果I.熱分布圖2）下圖分別為距離空調(diào)位置2.4m,5m和7.2m的截面熱分布圖.距空調(diào)2.4m截面:距空調(diào)位置5m:距空調(diào)位置7.2m截面:四.機(jī)房模型建立及求解問(wèn)題二:機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較5.檢查結(jié)果I.熱分布圖3）下圖分別為模型的整體熱分布立體圖和氣流圖.熱分布立體圖熱分布?xì)饬鲌D四.機(jī)房模型建立及求解問(wèn)題二:機(jī)房熱分布數(shù)學(xué)模型的建立與比較5.檢查結(jié)果II.速度分布圖按附件數(shù)據(jù)給定相關(guān)參數(shù)后得到機(jī)房的速度分布圖.冷通道（通道2）速度分布

8、熱通道（通