数据中心CFD优化与应用研究

曹 渊 沈子奇 陈 强

中国移动通信集团上海有限公司

0 引言

随着信息技术、新基建等概念成为当今社会的热点话题，在国家政策支持，客户需求越来越强烈的背景下，全国的IDC 数据中心发展进入了快车道，预计3年后，全国数据中心规模将达到近4000亿元。但是，数据中心属于高能耗产业，从网上商场，网上游戏，银行等，现代数据中心几乎运行这一切信息应用，因而其对电力的消耗增长显著，能耗成本占据数据中心总体运营成本大于50%，运营单位不堪负重，节能迫在眉睫[1]。本文基于数据中心专业气流组织模拟软件，对数据机房进行建模，通过对比实际测量数据，分析模拟软件的可靠性与优缺点，为在以后数据中心建模、布局中提供参照，以便更科学地进行节能优化。

1 CFD 简介与原理

CFD 以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。数据中心专业CFD 软件是基于计算流体力学(CFD)及传热学，针对数据中心环境进行预测和优化的专业仿真模拟工具，可以提供数据中心详尽的环境信息，如气流组织、温度场、压力场。本研究采用市场主流软件对某数据机房的简化模型进行空气速度流场和温度流场的数值模拟。数据中心机房的规模在不断扩大，如今的大型数据中心机房普遍面临设备发热密度高、电力能耗大等问题。《数据中心设计规范》（GB50174-2017）规定了主机房空调系统的气流组织形式，应采用计算流体动力学（CFD）对主机房气流组织进行模拟和验证[2]。……