数据中心制冷优化CFD仿真

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1、概述
       机房内的空气流动和温度场分布是看不见、摸不着的，以致无法精准管理气流组织，给数据中心的供冷设计、降低制冷能耗、运维优化管理带来困难。
       CFD（计算流体动力学）仿真，能够使温度场、风量、气流等可视化，分析制冷问题，提前预判制冷优化效果；还可以与DCIM、DCOM无缝衔接，实现运维管理精准化，降低PUE数值，降低运行和维护成本，提高数据中心的可用性和可靠性。

 

2、产品原理和主要特征

       计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想可以归结为：把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如气流速度场和压力场，用一系列有限数量离散点上的变量关系的方程组表示，求解方程组获得场变量的近似值。CFD是在流体基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）下对流体的数值模拟。通过这种数值模拟，我们可以得到极其复杂问题的流场内各个位置上的基本物理量（如速度、压力、温度、浓度等）的分布，以及这些物理量随时间的变化情况。还可据此算出相关的其他物理量，如换热量、流量、压力损失等。
       本CFD软件拥有大量厂家的模型数据库，如空调模型库、机柜模型库、IT 设备模型库、UPS 模型库等，所有模型库均包含相关属性参数。后处理云图、流线图形象直观，动画效果引人注目。具有如下特点：
●软件使用界面友好，可通过简单的操作接口，建构及改变冷却、通风、电力及IT设备的几何，适用于所有类型数据中心的设计和布局；鼠标拖拉方式建构及更新模型；
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

●可导入导出2D和3D模型，可通过csv等格式输入设备的数据；
●可输出高清晰高质量图片，为设计和营销提供资料；
●仿真结果可以以动画或视频的方式输出，如gif、wmv格式等；
●自动生成PPT和HTML格式的分析报告；
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

●具有丰富的数据库，包括IT设备、机柜、冷却系统等，目前有9000多个厂家模型库；
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

●可展开模型的任一组件观察细部设定

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

●依照完整建筑结构及所有对象(冷却水管、电缆线、角柱…等)，提供准确的流场预测；可输出机房设计所需要的各种数据；可输出整体热环境；可输出完整的对象清单；可预测机柜的冷却性能；可预测高架地板通风口流场以及后续在机房中的温度及流场。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3、运维及优化应用
（1）机房空调轮值分析
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       不同空调影响的区域不同，所产生的制冷效果也不一样，分析不同空调关停组合的方案，并确定最优化选择，保证在空调轮休时数据中心仍然稳定运行。
（2）空调失效后机房温度随时间变化分析
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       可用CFD评估不同类型空调（DX或Chiller），在不同失效状况下，机房温度随时间上升的状况，确保采取正确措施，在IT设备到达允许温度时，冷却系统恢复正常或数据中心完成备份。
（3）室外气流组织仿真
       某些情况需要评估数据中心室外机组和柴油发电机的布局是否合理，以及季风、楼宇、季节对制冷能力的影响，防止空调散热不足而引起的不工作。
       下述的案例分别为DX室外机挂在外墙壁和水冷机组置于楼顶，评估其间距及室外风对散热的影响。
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             建筑物在各种自然条件下的热环境                                                      分析冷却塔和柴发布局返混率

（4）针对COLO数据中心，提供有针对性的评估
       评估数据中心的服务等级协定是否在规定的范围内，避免风险。
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                SLA显示结果

（5）现有数据中心热健康状况评估和改善方案
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                      仿真实测对比
       通过准确建立数据中心模型，参数的设定及模型标定，用3D的方式多维显示数据中心环境参数，有效避免风险。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4、产品的组合方案或购买指南