建立數據機房冷區內氣流流動的物理及數學模型，利用FLUENT軟件模擬冷區內氣流的流場分布，模擬值和實測值相吻合。針對模擬數據機房冷區內氣流組織的缺點，從服務器進風均勻的角度提出改善方案，再通過FLUENT軟件模擬分析。研究結果表明:導流板厚度對冷區服務器的進風均勻性影響不大，導流板高度需覆蓋服務器進風的整個高度。靜壓擋板距離主風口0.40m的冷區氣流流場最優，此時冷區服務器進風較均勻，同一豎排服務器進風速度基本一致，保證了服務器工作時能有效散熱。

1、前言

　　隨著計算機產品集成化程度的提高，單位面積散熱量大幅增長，機房熱負荷明顯增大。真空技術網(http://smsksx.com/)認為高熱流密度設備的巨大發熱量給機房供冷提出嚴峻的考驗，機房內供冷不均勻和局部熱島現象不斷出現。在數據機房新建和改造中，機房服務器的散熱以及空調系統的節能成為目前研究的重點。

　　國內外許多研究者對數據機房的氣流組織進行了研究，VishwasBedekar通過模擬數據機房空調的80個不同位置點和3種不同風速，得出最佳的機房空調位置和風速。SiddharthBhopte數值研究了靜壓箱深度，天花板高度和冷通道位置對機架入口溫度的影響，通過優化多變量方法得到最小的機架入口溫度。魏蕤等研究了空調室內機不同布局形式下整個機房的氣流組織分布及其對機房環境的影響，研究表明空調室內機的布局關乎整個機房回風是否順暢以及冷量能否有效利用。李揚針對某典型的冷熱通道隔離布局方案、地板送風系統數據通信機房，結合當前機房中服務器的安裝特點，提出了在服務器前后端安裝導流板以改善局部的氣流組織的方案。方黎達提出了空調直接向機架的冷通道送風，由熱通道直接回風，同時在兩列機架的正面進風側建立封閉冷池的供冷方案，保障數據設備機房的安全運行。本文利用Fluent軟件對數據機房冷區內(即隔開后的封閉冷通道)氣流組織進行數值模擬，分析其冷區內氣流的速度分布情況，優化靜壓箱內靜壓擋板及導流板的布置。

2、計算模型

　　2.1、模擬對象及其簡化物理模型

　　本文以廣州某數據機房為模擬計算的工程實例，數據機房的簡化結構如圖1所示。

圖1 數據機房熱區和冷區的示意

　　服務器在機架中采用面對面、背靠背的形式放置，機架中未裝服務器的垂直空間均安裝擋板，因此可將整個機房分成兩類區域:

　　(1)空調送風口至各服務器進風口組成的區域，定義為冷區;

　　(2)由空調送風口、服務器出風口至空調回風通道進口組成的區域，定義為熱區，空調回風通道進口即為熱區出口。

　　為了研究方便，以3650服務器組成的單個冷區為研究對象，整個房間的長度為4.24m，主風口寬度為0.50m，高度為1.75m，送風風速為5.0m/s。以地面與主風口所在面的交線中點為坐標原點，冷區離主風口近的部分為靜壓箱，靜壓箱的高度為1.75m，長度為0.90m，寬度為1.20m，靜壓擋板高度為1.75m，總共有5塊靜壓擋板，中間3塊寬度為0.07m，兩邊2塊寬度為0.035m，水平間隔均為0.07m，距離主風口0.25m。靜壓箱送風口寬度為1.20m，高度為1.30m。靜壓箱送風口均勻布置引導風向的導流板，導流板寬度為0.12m。兩邊導流板是底邊為直角三角形的三菱柱，靠近三菱柱旁邊的2個導流板為平行四邊體，中間3個為長方體，其厚度和間距均為0.07m。導流板出口距離地面0.15m，距離冷區頂部0.30m。服務器出風口的高度為1.12m，寬度為0.22m(3650服務器出風口大小為總面積的一半，位于服務器背面的左側)，相鄰服務器之間的水平距離均為0.14m，冷區的高度為1.90m，冷區出口壓力均為-5Pa。根據該冷區的實際結構尺寸，建立了如圖2所示的物理模型。

圖2 冷區的物理模型

4、結論

　　(1)利用FLUENT軟件對實際數據機房冷區內氣流組織進行模擬，模擬所得值與實測值比較，風速最大誤差為7.2%，因而此計算模型可靠，可以有效預測數據機房冷區內氣流的流場分布情況;

　　(2)調整導流板的厚度和高度并對冷區氣流組織進行模擬，比較其氣流組織，綜合分析后得導流板厚度對冷區服務器的進風均勻性影響不大，導流板高度需覆蓋服務器進風的整個高度;

　　(3)通過對靜壓擋板距離主風口不同距離以及無靜壓擋板情況下的模擬結果比較，得到靜壓擋板距離主風口0.40m時的冷區氣流流場最優，此時靜壓箱內靜壓擋板使主風口整體的送風速度得到減小，靜壓箱送入冷區的氣流流場均勻，同一豎排服務器進風速度基本一致，保證了服務器工作時能有效散熱。