《表2 服务器功率上升时的瞬态热参数》

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《数据中心热环境瞬态CFD模拟与分析》

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当服务器网络计算量突增时，其热负载必然随之快速升高，此工况下机房热环境随之恶化，通过瞬态模拟可以定量分析该瞬态过程中温度场随时间的变化过程。考虑将单个机柜的功率从4 kW提高25%～100%（即分别突变至5 kW、6 kW、7 kW、8 kW不等），记为工况1至工况4。分别对这4个工况进行瞬态模拟，以稳态模拟的结果作为初始条件，空调风量保持6.95 m3/s，通过空调变频控制保持送风温度为17℃，单台空调最大制冷量180 kW。设置模拟总时间为60 min，每20秒划分一时间步，共180时间步。提取每个机柜半高处的出口温度，计算所有机柜出口温度的平均值，通过前后温升和达到平衡用时计算平均温升速率，相关瞬态参数如表2所示。图4则显示了4种工况下平均机柜出口温度随时间变化的曲线。总体来看，在前10 min内温度随时间增长较快，达到总温升的约50%，随后温度增长趋于平缓，最终达到新的稳态，曲线呈指数增长形式，体现了服务器热容对温度增长的滞止作用，符合瞬态传热特性。对比4种工况，工况1与工况2的最终平均机柜出口温度均在合理范围之内，而工况3与工况4的机柜出口温度已经超过了45℃，很可能导致服务器过热关机。出现这种情况主要是由于单机柜功率超过6 kW时，机房总功率约760 kW，已经超过了空调设计最大负荷，继续提高单机柜功率，送风温度将高于17℃，因此热环境会随之快速恶化，难以保证服务器稳定运行。同时，对比各工况可以发现，温升速率随功率的增大而增大，特别是在超出制冷负荷的情况下，温升速率有很大提高，这一瞬态模拟结果将对运维人员即时采取调控措施起到一个前馈作用。