[发明专利]一种基于CFD仿真的微模块数据中心空调设计方法

权利要求书

1.一种基于CFD仿真的微模块数据中心空调设计方法，基于由一个精密配电柜(6)、一列中间位置设置有第一列间精密空调(1)以及另一列中间位置间隔设置第二列间精密空调(2)和第三列间精密空调(3)的两列服务器机柜(5)、设置于两列服务器机柜(5)前端面之间的供冷风通过的通道(4)、通道(4)两端设置有通道门(401)且顶部设置有天窗(402)构成的微模块数据中心进行设计，其特征在于，包括如下步骤：

S01、获取确定微模块数据中心相关数据信息：包括服务器机柜(5)位数，第一列间精密空调(1)、第二列间精密空调(2)和第三列间精密空调(3)的位数信息，微模块设计总功率，服务器机柜(5)的散热方式，空调用备情况，空调总显冷量，总风量；

S02、根据步骤S01获取的数据信息建立微模块数据中心CFD物理模型；

S03、利用CFD判断分析微模块风空调总风量是否满足机柜理论所需最低风量；若满足，则进行空调出风和布局模拟；若不满足，则结束模拟；

S04、选取空调位置，分别就多种出风方式和多种角度情况下，基于不同空调用备组合方案下进行模拟，分析机柜进风温度分布情况，并选取其中的优选方案；

S05、判断是否满足机柜进风温度要求；若满足，则进行下一步骤；若不满足，则结束模拟；

S06、选取在不同空调用备组合方案下均能满足机柜进风温度均不超过优选方案的最佳导叶角度；

S07、判断更换空调位置后，是否满足进风温度要求；若满足，则进行下一步骤；若不满足，则结束模拟；

S08、确定空调的出风影响范围，设置温控点。

2.根据权利要求1所述的一种基于CFD仿真的微模块数据中心空调设计方法，其特征在于，所述步骤S02中建立微模块数据中心CFD物理模型，包括如下步骤：

S021、选取基本控制方程：

微模块数据中心的流体运动属于不可压缩流体的三维湍流流动与换热，设计基本控制方程包括：

(1)质量守恒方程：

(2)动量守恒方程：

(3)能量守恒方程：

式中，u为X轴速度分量，v为Y轴速度分量，w为Z轴速度分量，ρ为流体密度，ui为i方向速度分量，uj为j方向速度分量，p为压强，μ为动力粘度，t为温度，α为热扩散系数；

S022、机房数据采集：

CFD物理建模需要：

(1)依据建筑实际空间结构定义计算域，对包括机柜、空调、高架地板、送风地板在内的机房基础设施进行物理建模；

(2)设定边界条件，包括送风地板开孔率，下送风机柜底部开口深度，空调送风口及回风口面积的属性；

(3)指定初始条件，包括机柜服务器负载和风量，空调制冷量和风量等实际运行参数；对机房进行信息采集，采集内容涵盖数据中心基础设施的基本参数；

S023、机房建模求解：

根据所采集的机房数据，构建一个完整的数据中心三维模型；采用有限体积法的数值离散方法，通过多次迭代计算求解流体力学偏微分基本方程组，对数据中心气流组织及传热进行模拟分析；

S024、数据校验：

为达到仿真的可靠性，需利用机房实测试据用以检验仿真模型准确度；若实测风量、温度值与模拟值偏差均在10％以内，且CFD分析结果中的风量、温度分布与机房实测风量趋势吻合，可证实CFD分析结果真实有效。

S025、模拟结果展示：

CFD软件可将数据中心内局部热点、冷热气流分布、流线轨迹的信息通过图像和报表的形式展现出来。

3.根据权利要求2所述的一种基于CFD仿真的微模块数据中心空调设计方法，其特征在于，所述步骤S022中数据中心基础设施的基本参数包括：

机房、IT设备基本信息：机房类型、机房环境温度允许范围、机房平面布局图、架高地板和天花板以及吊顶的高度、通孔地板开口率、开口位置和尺寸、机房气流遏制信息、机柜尺寸和数量以及相应的位置、机柜实际负载情况、机柜进出风方式、IT设备配电系统图、机房环控点位置、机房热点位置、电缆桥架位置；

制冷系统基本信息：空调品牌及型号、空调名义制冷量、空调显冷量、空调风量、空调使用情况、空调控制策略、空调送风方式、空调送/回风温湿度设定值、空调群控或轮值机制、空调送风口位置、空调实测送风回风口温度、空调配电系统图、空调感温探头位置。