Инструменты пользователя

Инструменты сайта


topics:23:cfd

CFD-моделирование потоков воздуха и тепла

Раздел описывает применение вычислительной гидродинамики (CFD) при проектировании и эксплуатации ЦОД. Моделирование позволяет оценить распределение температуры, давления и потоков воздуха, оптимизировать размещение оборудования и проверить эффективность систем охлаждения до ввода в эксплуатацию.

Цели и задачи

CFD-анализ используется для проверки способности системы охлаждения поддерживать расчётные температурные режимы ИТ-оборудования (ITE) при различных сценариях работы. Моделирование учитывает:

  • геометрию машинного зала и его объём;
  • расположение стоек и тепловыделяющего оборудования;
  • расположение и тип кондиционеров (CRAC/CRAH);
  • тип, количество и распределение перфорированных плит фальшпола;
  • все отверстия, препятствия и каналы в системе пола (трубопроводы, кабельные лотки, короба).

Результаты моделирования

CFD-анализ даёт трёхмерную картину распределения температур, скоростей и давления воздуха в помещении. Это позволяет:

  • оценить равномерность охлаждения и наличие зон перегрева;
  • определить оптимальные места установки стоек и охладителей;
  • откалибровать скорость вентиляторов и регулировку заслонок;
  • проверить эффективность существующих решений без необходимости физического вмешательства.

Пример визуализации: распределение потоков воздуха в машинном зале

graph TB A["CRAH / CRAC Units"] -->|Охлаждённый воздух| B["Холодные коридоры"] B -->|Потоки через стойки| C["Горячие коридоры"] C -->|Возврат нагретого воздуха| A

Применение для эксплуатации

CFD полезен не только на стадии проектирования, но и при эксплуатации ЦОД:

  • оценка влияния добавления нового оборудования на баланс охлаждения;
  • прогнозирование температурных последствий отказа одного или нескольких охладителей;
  • моделирование сценариев с отключением подачи воздуха по отдельным зонам;
  • оптимизация размещения датчиков температуры и давления.

Пример сценариев анализа

  • Сценарий 1: отключение одного кондиционера и перераспределение потоков — проверка устойчивости N+1;
  • Сценарий 2: увеличение нагрузки на ряд серверов на 20 % — контроль локальных перегревов;
  • Сценарий 3: изменение расположения плит фальшпола — оценка скорости воздушных потоков.

Программные решения

На рынке доступны специализированные CFD-пакеты, различающиеся точностью расчёта и стоимостью лицензии:

  • 6SigmaDCX (Future Facilities) — отраслевой стандарт для ЦОД, высокая точность, интеграция с BIM.
  • Ansys Fluent / Icepak — универсальные решения для сложных 3D-сценариев.
  • Autodesk CFD — оптимален для интеграции с Revit и Dynamo.
  • OpenFOAM — открытая альтернатива, требующая ручной настройки сетки и граничных условий.

Ключевые выводы

  • CFD-моделирование позволяет ещё на этапе концепции выявить проблемные зоны воздушного распределения.
  • Результаты CFD могут использоваться для согласования с заказчиком параметров микроклимата и энергоэффективности (PUE).
  • Использование CFD при реконструкции или модернизации снижает риск перегрева и неравномерного охлаждения.
  • Интеграция CFD-модели с BIM-проектом упрощает верификацию расчётных данных.
topics/23/cfd.txt · Последнее изменение: admin