數(shù)據(jù)中心的熱流模擬和能耗優(yōu)化.pdf

1、在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和優(yōu)化領(lǐng)域，首先要制定機(jī)房、機(jī)架、制冷設(shè)備的布局配置方案，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模和仿真，以讓設(shè)計(jì)人員更加直觀地分析能耗優(yōu)化。本文在研究現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心熱流模擬和能耗優(yōu)化的基礎(chǔ)上，引入新的設(shè)計(jì)理念，建立了交互式數(shù)據(jù)中心的2D和3D模型，并應(yīng)用熱流模擬技術(shù)進(jìn)行仿真，進(jìn)而提出了一種基于服務(wù)器負(fù)載分配和空調(diào)自動(dòng)控制的能耗優(yōu)化方案。首先，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建模工具沒有充分考慮機(jī)房的各種不同配置，應(yīng)用局限且價(jià)格昂貴。本文提供的建模工具具有內(nèi)

2、容豐富，簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn);其次，在熱流模擬中，傳統(tǒng)的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法計(jì)算耗時(shí)。本文選擇了基于網(wǎng)格的歐拉法進(jìn)行流體方程的求解，具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)。當(dāng)網(wǎng)格分辨率太大時(shí)，進(jìn)一步采用多網(wǎng)格的方法加速計(jì)算。為了證明熱流模擬的有效性，結(jié)合真實(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)用遺傳算法對(duì)流體方程求解過程的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化求解;對(duì)于能耗優(yōu)化，學(xué)術(shù)界的研究多集中在設(shè)備物理尺寸的設(shè)計(jì)或單一參數(shù)的優(yōu)化上。本文提出將能耗優(yōu)化分為服務(wù)器負(fù)載分配和空調(diào)自動(dòng)控制兩個(gè)部分。服務(wù)器負(fù)

3、載分配從服務(wù)器與冷氣進(jìn)風(fēng)口的距離以及服務(wù)器出口溫度的均衡兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，為了增加靈活性，設(shè)置權(quán)重因子并研究不同權(quán)重因子對(duì)能耗的影響。空調(diào)的控制優(yōu)化則是在對(duì)溫度實(shí)時(shí)采樣的基礎(chǔ)上自動(dòng)進(jìn)行的。在優(yōu)化函數(shù)的求解方面，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種實(shí)時(shí)快速的求解算法。另外，本文對(duì)3種服務(wù)器功率的變化模式進(jìn)行了模擬，以探究動(dòng)態(tài)情況下數(shù)據(jù)中心溫度分布的變化規(guī)律。為了研究不同布局參數(shù)對(duì)能耗的影響，設(shè)計(jì)了1500多組仿真實(shí)驗(yàn)，在不同的優(yōu)化等級(jí)下進(jìn)行熱流模擬，并分析結(jié)