目前CFD热仿真在数据中心的应用，主要有三种：1、设计评估，在数据中心设计阶段对设计配置方案进行仿真验证评估；2、运营评估，对已投产运营的数据中心存在局部过热或耗能严重问题的优化方案仿真评估；3、再评估，数据中心已做过CFD评估并建档，在原有模型基础上对扩容方案进行评估。自国内率先推出机房CFD热仿真服务至今已近十年，为移动、联通、电信三大运营商及政府、金融、电力、BAT等大量行业客户提供了服务。本文结合实际案例，对其中的运营评估进行了阐述，希望对CFD热仿真技术在机房优化改造中的应用有所借鉴。

1、  建模  

在机房现场，用CFD软件进行建模，即建造出一个虚拟机房，这个虚拟机房的机柜摆放、服务器配置、空调大小和位置、气流组织布置，甚至机房高度、地板高度、走线架布置、照明灯管数量和位置、横梁、立柱等等，都是依照真实机房而建立。

2、  方案模拟 

虚拟机房创造完成后，根据改造优化方案，对建模文件进行相应的修改（可另存文件或版本），并在专用的CFD服务器上进行模拟运算。

3、  输出结果 

 运算完成后，输出各种结果，包括任意平面的温度场云图（通常选取三个高度的水平面温度场云图）、空调气流流线图（包括送风、回风气流流线图）、各空调利用率、各机柜过热状况示意图、机房热负荷分布图等。

4、  仿真评估结论

根据改造方案验证和优化模拟结果，给出对该改造方案的评估结论。改造方案不存在问题的，给出肯定意见；改造方案存在问题的，给出优化建议。可以模拟多种改造优化方案，输出结果进行比较，供业主投资决策参考。

  1、机房概况 

主机房长约28.45米，宽约20.6米，面积约586平方米，隔壁空调机房宽约2.25米，架高防静电地板下送风，吊顶上回风，主机房与空调机房在地板下及吊顶上方有通风孔洞供空调送回风。机房的布局情况见图2-1。

图2-1：机房布局图

机房的小型机区域基本上按照冷热通道布局，但因为冷热通道没有封闭，使得冷热气流窜气，产生局部高温，存在宕机隐患。

1、建模 

依照现场机房，在CFD软件上面创建一个虚拟机房，如图2-2所示：

图2-2：虚拟机房

机房设备热负荷分布如图2-3所示。

图2-3：机房设备热负荷分布 

2、方案模拟

将小型机区域的冷通道封闭，与热通道隔离，可以避免冷热气流窜气，提高送风利用效率，同时，冷通道内各点温度更加均匀。封闭方案如图2-4，形成4条封闭冷通道，同时将小型机区域与上面两排机柜进行隔离，避免热通道气流影响上面两排机柜。通过CFD热仿真模拟，分析改造后的机房温度场、气流组织、空调利用率等问题。

 图2-4：冷通道封闭方案

3、运算及输出结果

在CFD服务器上运算后，输出3个水平高度的温度场图：

图2-5: 0.2米高度温度场  

图2-6：1.0米高度温度场

图2-7: 1.8米高度温度场  

 图2-8：各空调利用率

从温度场分布图可以看出，由于不再受热通道窜气的影响，封闭的冷通道内各处温度比较均匀，不同高度的温度也基本相当。

输出各台空调利用率如图2-8所示。

从上面模拟的情况看，各台空调的利用率有大有小，后面模拟停机或故障情况时，可以利用率高的空调为停机或故障对象。

输出送风气流组织流线图如图2-9：

图2-9：送风气流

从上面的送风气流图（不显示机柜）可见，在进行了冷通道封闭后，空调送风大部分在冷通道内，部分通过机柜底部的孔洞进入机柜，而不是短路回到空调、或窜气到热通道。这样空调送风的利用效率得以提高。

输出各机柜过热情况如图2-10所示：

图2-10：各机柜过热情况

模拟结果：所有机柜最高进风温度满足要求，没有机柜处于过热或临近过热状态。

4、停机或故障模拟

模拟利用率最高的空调，在备用停机或故障（整机故障或制冷故障）时，机房的温度场情况，以及各机柜的过热情况。如图2-11是模拟做了冷通道封闭后，一台空调停机或整机故障情况下，各机柜的过热情况。从模拟结果看，各机柜均没有过热情况出现。

图2-11：一台空调停机的机柜过热情况

还可以输出其它诸如空调利用率、各高度温度场图、各机柜的进风平均温度等。另外，可以再多做一些模拟方案，比如其它台空调的停机备用、多台停机备用，为各空调组网群控方案提供参考。限于篇幅，本文不再一一展开。

1、  在机房改造优化方案形成过程中，采用CFD热仿真技术对改造方案进行验证评估，可以直观地展示改造优化后的效果，最大限度地避免由于方案的疏漏带来的改造效果不达标问题，保护业主的投资；

2、  采用CFD热仿真技术，可以模拟多种改造方案，比较其优劣，对机房的改造方案决策提供重要的参考依据，起到优化设计方案、减少甚至避免设计错误的作用；

3、  采用CFD热仿真技术，可以模拟机房的各种使用情况，对机房的节能运行、安全运行起到指导作用。

深厚的专业认识、丰富的应用经验、强大的软件功能，是保障CFD热仿真效果的关键因素。在这方面，艾默生网络能源（Vertiv）CFD热仿真服务，采用的是国外先进的CFD软件，结合艾默生五十余年的机房环境控制领域的专业能力和众多CFD仿真评估的成功实践经验，确实值得信赖！