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摘要：本文运用airpak软件建立3D仿真机房模型，在假设为封闭绝热的独立系统的前提下，建立室内环境湍流热传导模型，利用非结构化的网格技术对空间进行网格划分，并且运用有限体积法求解，保证了模型和求解的高精度要求。结合测试数据与相应的模拟数值比较，验证了仿真机房模型的正确性。
通过冷、热通道中各点的温度和风速，利用matlab软件编写源程序绘出机房内冷、热通道的温度分布和流速分布三维立体图，形象直观的体现出了室内温度和风速的变化趋势，并且得到了室内最高温度点的位置，位于距离空调最远的机组的高表面区域。
关键词：数据机房 airpak 温度场 速度
1 引言
利用源自数据机房的服务器及环境温度的测试数据，刻画数据中心的热循环过程。机房内热环境分析是绿色机房设计的主要步骤之一。为了保证机房内设备健康运行，数据中心制冷系统必须根据机房内热点的温度（室内最高温度）向机房送配冷气，造成整体制冷量的富裕，为了保证服务器的健康工作的同时节约能源，必须明确数据机房内的最高温度点，采取相应措施使室内温度达到均匀 [1]。
2 利用airpak建立模型
2.1 基本信息
较典型数据中心机房采用独立的空调通风制冷系统（HVAC），机房机柜的布置通常按一定的行业设计规范要求布置。相邻机柜的出风口面对同一个通道。形成热通道。机房内热气流经循环进入HVAC顶部，在经过水冷系统冷却后从地下冷风槽通过中孔板送入机柜进风口，形成冷通道。
该测试机房高3.2米，每个机柜群长6.4米，厚度0.8米，高2米，由8个同样的机柜组成，每个机柜由5个机架构成（共160个机架）。通道2与4是冷通道，空调制冷系统将冷气送到冷通道，各机柜的服务器从冷通道吸入冷气。通道1、3、5是热通道，服务器将热量排入热通道，再通过排风系统排出，循环进入空调顶部。机柜群与侧边墙距离1.6米，两个空调布置在冷通道的一端靠墙处。空调几何尺寸为宽1.8米，厚度为0.9米，高度为2米。回风孔位于空调顶部，几何尺寸约为宽0.5米、长1.4米。出风槽的宽度约为0.4米，长度约为6.4米，，孔隙率约为50%，与机柜并行排列。
2.2 模型的假设[2]
（1）热区内空气满足牛顿内摩擦定律，为牛顿流体；
（2）热区内空气温度变化不大，空气密度可视；
（3）室内空气流动为稳态湍流流动；
（4）墙体绝热；
（5）忽略室内各传热表面之间辐射影响；
（6）不考虑热区漏风影响，认为热区内气密性；
（7）照明设备散热很小，可忽略不计；
（8）将机房近似看作封闭系统（一般情况下机房门不开，不允许人进出）。
2.3 模型建立
根据数据机房的基本尺寸及组成信息，按照假设条件以及测试案例的数据，应用airpak建立如下图1所示的机房模型[3]。
边界条件的确定：设单台机柜功率为 ，两端风口流量为 ，单台空调的送风量为 ，送风温度为 。
计算网格的划分：非结构化网格消除了结构网格中节点的结构性限制，能较好地处理边界，因此本文采用非结构化网格进行网格划分，将模型划分了10.32万个网格，提高了模型精度。
2.4 模型的求解
在三维直角坐标系下采用有限容积法对连续性方程、动量方程、能量方程进行离散，采用标准 两方程湍流模型，用SIMPLE算法求解[3]。
服务器满负荷工作时，采用下送风上回风的气流组织循环模式（如流场分布图4），根据冷热通道各点的温度和风速，可得室内热分布中的最高温度位置出现的区域。通过截取距离空调7.1m处的纵截面温度分布图（图2）以及高度为2. 25m处的横截面温度分布图（图3），可以更加形象的得出室内最高温度区域。
运用airpak可计算得到冷通道二与热通道三对应于各点的模拟温度和风速值，这里选取通道二的各点的实测数值与模拟数值做比较（热通道三同理不做重复描述），如表2所示：
3 结论
从图中的实测温度与模拟温度分布与流场分布的对比中我们可以看出，实验值与模拟值增减趋势相同，验证了airpak对数据机房建模的正确性，得出高度为2.25m以及距离空调7.1m处为机房室内最高温度区域，从而可以运用该模型有效预测机房热区内气流的流场和温度场分布情况，为下一步建立绿色数据机房奠定基础。
参考文献：
[1]陆亚俊，马最良，邹平华.暖通空调[M].北京：中国建筑工业出版社.2007.62-63.
[2]王福军.计算流体动力学分析—CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.
[3]陈剑，雷洪，耿佃桥等.机房气流分布的数值模拟[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2011，29（4）：526-529.
通过冷、热通道中各点的温度和风速，利用matlab软件编写源程序绘出机房内冷、热通道的温度分布和流速分布三维立体图，形象直观的体现出了室内温度和风速的变化趋势，并且得到了室内最高温度点的位置，位于距离空调最远的机组的高表面区域。
关键词：数据机房 airpak 温度场 速度
1 引言
利用源自数据机房的服务器及环境温度的测试数据，刻画数据中心的热循环过程。机房内热环境分析是绿色机房设计的主要步骤之一。为了保证机房内设备健康运行，数据中心制冷系统必须根据机房内热点的温度（室内最高温度）向机房送配冷气，造成整体制冷量的富裕，为了保证服务器的健康工作的同时节约能源，必须明确数据机房内的最高温度点，采取相应措施使室内温度达到均匀 [1]。
2 利用airpak建立模型
2.1 基本信息
较典型数据中心机房采用独立的空调通风制冷系统（HVAC），机房机柜的布置通常按一定的行业设计规范要求布置。相邻机柜的出风口面对同一个通道。形成热通道。机房内热气流经循环进入HVAC顶部，在经过水冷系统冷却后从地下冷风槽通过中孔板送入机柜进风口，形成冷通道。
该测试机房高3.2米，每个机柜群长6.4米，厚度0.8米，高2米，由8个同样的机柜组成，每个机柜由5个机架构成（共160个机架）。通道2与4是冷通道，空调制冷系统将冷气送到冷通道，各机柜的服务器从冷通道吸入冷气。通道1、3、5是热通道，服务器将热量排入热通道，再通过排风系统排出，循环进入空调顶部。机柜群与侧边墙距离1.6米，两个空调布置在冷通道的一端靠墙处。空调几何尺寸为宽1.8米，厚度为0.9米，高度为2米。回风孔位于空调顶部，几何尺寸约为宽0.5米、长1.4米。出风槽的宽度约为0.4米，长度约为6.4米，，孔隙率约为50%，与机柜并行排列。
2.2 模型的假设[2]
（1）热区内空气满足牛顿内摩擦定律，为牛顿流体；
（2）热区内空气温度变化不大，空气密度可视；
（3）室内空气流动为稳态湍流流动；
（4）墙体绝热；
（5）忽略室内各传热表面之间辐射影响；
（6）不考虑热区漏风影响，认为热区内气密性；
（7）照明设备散热很小，可忽略不计；
（8）将机房近似看作封闭系统（一般情况下机房门不开，不允许人进出）。
2.3 模型建立
根据数据机房的基本尺寸及组成信息，按照假设条件以及测试案例的数据，应用airpak建立如下图1所示的机房模型[3]。
边界条件的确定：设单台机柜功率为 ，两端风口流量为 ，单台空调的送风量为 ，送风温度为 。
计算网格的划分：非结构化网格消除了结构网格中节点的结构性限制，能较好地处理边界，因此本文采用非结构化网格进行网格划分，将模型划分了10.32万个网格，提高了模型精度。
2.4 模型的求解
在三维直角坐标系下采用有限容积法对连续性方程、动量方程、能量方程进行离散，采用标准 两方程湍流模型，用SIMPLE算法求解[3]。
服务器满负荷工作时，采用下送风上回风的气流组织循环模式（如流场分布图4），根据冷热通道各点的温度和风速，可得室内热分布中的最高温度位置出现的区域。通过截取距离空调7.1m处的纵截面温度分布图（图2）以及高度为2. 25m处的横截面温度分布图（图3），可以更加形象的得出室内最高温度区域。
运用airpak可计算得到冷通道二与热通道三对应于各点的模拟温度和风速值，这里选取通道二的各点的实测数值与模拟数值做比较（热通道三同理不做重复描述），如表2所示：
3 结论
从图中的实测温度与模拟温度分布与流场分布的对比中我们可以看出，实验值与模拟值增减趋势相同，验证了airpak对数据机房建模的正确性，得出高度为2.25m以及距离空调7.1m处为机房室内最高温度区域，从而可以运用该模型有效预测机房热区内气流的流场和温度场分布情况，为下一步建立绿色数据机房奠定基础。
参考文献：
[1]陆亚俊，马最良，邹平华.暖通空调[M].北京：中国建筑工业出版社.2007.62-63.
[2]王福军.计算流体动力学分析—CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.
[3]陈剑，雷洪，耿佃桥等.机房气流分布的数值模拟[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2011，29（4）：526-529.