ارزیابی جریان هوا و توزیع دمای یک مرکز داده با تراکم حرارتی بالا با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

در مقاله حاضر، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی الگوی جریان هوا و توزیع دما برای یک مرکز داده با تراکم حرارتی بالا ارائه شده است. مرکز داده توسط نرم‌افزار انسیس ایرپک به ‌منظور ارزیابی سیستم خنک‌کاری به‌کاررفته در این مرکز، شبیه‌سازی شده است. سالن مرکز داده در نظر گرفته شده، یک مرکز با تراکم حرارتی نسبتاً بالا است به‌طوری‌که تولید حرارت کلی ایجاد شده در آن برابر 227.2 کیلووات است. چیدمان در نظر گرفته شده برای این مرکز داده به‌صورت پیکربندی راهرو سرد و گرم بوده و دو واحد تهویه‌مطبوع برای تولید هوای سرد در آن تعبیه شده است. در این شبیه‌سازی یک آنالیز سه‌بعدی از جریان هوای سرد  و گرم در داخل مرکز داده ارائه شده است و سپس نواحی دما بالا و نواحی برگشت هوای گرم پیش‌بینی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که در قسمت ورودی رک سرورهای با تراکم حرارتی بالاتر، ناحیه‌هایی با دمای 32.7 درجه سلسیوس تشکیل شده است که بالاتر از حد مجاز تعیین شده توسط استاندارد اشری (محدوده دمای بین 18 تا 27 درجه سانتی‌گراد) است. اما توزیع دمای رک سرورهای با تراکم حرارتی پایین‌تر کاملاً منطبق با محدوده دمای مجاز است. همچنین در راهروهای سرد، هوای داغ خروجی در حال چرخش مجدد بوده و با هوای سرد عرضه شده مخلوط می‌شود. مدل ارائه شده در پژوهش حاضر دارای توانایی ارزیابی الگوی جریان هوا، توزیع دما و بارهای حرارتی به‌منظور طراحی مراکز داده جدید و یا بهینه‌سازی مراکز داده موجود به‌منظور کاهش مشکلات موجود در زمینه خنک‌سازی مراکز داده از جمله برگشت هوای گرم و پس‌خوراند هوای سرد است.

evaluation of airflow and temperature distribution of a high-density data center using computational fluid dynamics

in this paper, using computational fluid dynamics, the air flow pattern and temperature distribution for a high-density data center is presented. the air-pack software is employed to evaluate the performance of the cooling system within the data center. a high-density data center with a total power density of 227.2 kw is considered. the arrangement considered for the data center is a cold/hot aisle layout and also two computer room air conditioning (crac) units are employed to produce cold air flow. a three-dimensional analysis of cold/hot air flow within the data center is provided and high temperature and hot air re-circulation areas are predicted. the results of this research show that in the entrance of the higher thermal density rack servers, there are areas with a temperature of 32.70c, which exceeds the permissible limit determined by the ashrae standard. but the temperature distribution of lower thermal density rack servers is completely consistent with the ashrae temperature range. also, the hot exhaust air is recirculating into cold aisles and mixing with the supplied cold air.  this model could be used to evaluate the air flow and thermal mapping in order to design a new data centers or to optimize existing data centers in terms of reducing the problems in data center cooling, including hot air return and cold air bypass.