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高热密度数据中心机房散热影响因素的研究

作　者: 沈恒
导　师: 亢燕铭
学　校: 东华大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: CRAC机组机组间距送风方式数值模拟热环境
分类号: TU834
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

各类数据中心机房内服务器等设备容纳有大量微型处理器,其功耗和热量释放均较大,不仅对空调设备基础设施造成负担,同时,机架内的热量散发对服务器性能影响也很大。由于机架散热情况与空调系统气流组织和机房布局密切相关,本课题以这类空间热环境为背景,通过模型分析和数值模拟相结合的方法,对数据中心的典型机房布局和典型送风方式下的室内热环境进行了全面的比较和分析。本文从国外数据中心机房冷却技术的发展、应用和存在的问题入手,通过对比归纳了可能存在的问题,对其机房布局和气流组织进行了分析,认为数据中心的气流分布对电子设备进口温度和湿度起关键作用。据此,针对架空地板送风方式和顶送风方式展开研究,分析了CRAC(Computer Room Air Conditioning units)机组在不同送风方式及和间距下,对机架进口温度、穿孔地板气流和机房热环境的影响。通过CFD模拟,对CRAC机组水平送风和CRAC机组垂直送风方式下的机组间距对机房内和架空地板内的气流组织和温度分布情况进行了研究。分析了8种工况(包括4种CRAC机组间距,两种送风方式)对机房内机架散热和穿孔地板气流分布的影响,讨论了每排外部机架的热循环和每排穿孔地板气流分布,顶部送风时机组送风方式对地板送风板气流的影响以及对机房内部空气环境的影响。结果认为,不同送风工况下的温度分布变化趋势相同。为获得较好的室内环境温度分布,地板送风条件下,机组间距的最佳值为3.66m；若采用顶板送风,则顶板回风方式亦可获得相对较好的环境温度分布。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-21
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 数据中心机房布置与面临的问题  10-12
  1.3 国外研究现状  12-18
  1.4 国内研究现状  18-20
  1.5 机房散热技术及其发展  20-21
第2章数据中心流动传热模型基础与数值模型的验证  21-34
  2.1 数据中心CFD的基本思想和发展史  21-22
  2.2 架空地板夹层的CFD研究背景和发展史  22-23
  2.3 数据中心CFD基本控制方程  23-25
  2.4 地板夹层的CFD研究与数值方法的可靠性验证  25-29
  2.5 数据中心机房的CFD研究与数值方法的可靠性验证  29-34
第3章 CRCA机组间距及其送风方式对机房的影响  34-65
  3.1 机房的送风理想状况与本章研究内容  34-35
  3.2 数值方法与物理模型  35-37
  3.3 水平送风与垂直送风方式的对机架散热影响  37-45
  3.4 水平送风时不同CRAC机组间距模拟结果分析与比较  45-54
  3.5 垂直送风下不同机组间距模拟结果分析与比较  54-63
  3.6 本章结论和总结  63-65
第4章机房顶板送风方式下机组送风布局的优化  65-78
  4.1 数据中心典型送风方式与CFD计算模型  65-68
  4.2 三种顶部送回风下的机房散热和热循环分析  68-73
  4.3 不同种工况下内外机架所在平面内冷热循环比较  73-76
  4.4 本章结论和总结  76-78
第5章结论与展望  78-80
  5.1 结论  78-79
  5.2 展望和建议  79-80
参考文献  80-84
攻读硕士学位期间发表的学位论文  84-85
致谢  85

高热密度数据中心机房散热影响因素的研究

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