Skip to main content
SUPERVISOR
محمود اشرفی زاده (استاد راهنما) احمد سوهان کا راصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Mohammadi
علی محمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Simulation and Optimization of Air Flow and Heat Transfer Through Servers of a Rack in a Data Center
Data centers are being considered as significant consumers of the world electricity consumption. The energy utilization in data centers is increasing every year and an enormous amount of the electricity is used to cool servers. The common cooling system which is used in Sheikh Bahaei National High-Performance Computing Center is called raised floor and is based on ventilating the entire area of a data center in order to keep servers cool. High energy consumption is one of the disadvantages of this kind of cooling system. The other one is that in the raised floor cooling systems, cool air bypasses the rack and mixes with hot air. This phenomenon increases the temperature of the inlet air to servers and its result is a reduction of electronic component’s lifetime. The purpose of this thesis is to design a channel on the cool air inlet using a numerical procedure in order to avoid the problems that mentioned earlier. To do that openFoam, which is an open source CFD software, is used for the simulation of the flow and heat transfer in a rack. At the first step, a rectangular channel profile has been selected. The percent relative range and standard deviation of cool air distribution between servers of the rack in the selected profile were 89.87 % and 0.04 respectively. In addition to the rectangular channel, some other different channels have been considered and analyzed. The most uniform result for cool air distribution shows the percent relative range and standard deviation 31.7 % and 0.0147 respectively. In order to improve the results, rack’s configuration undergoes some changes. The percent relative range and standard deviation have been obtained 10 % and 0.00462 respectively for the new profile. As the manufacture of the optimum profile which is proposed in this thesis is expensive, another channel has been designed with a simpler profile but less uniformity. This channel is suggested for consumers who care about the charge. Keywords CFD, Rack, Data center, Server, OpenFoam, Simulation, Optimization
هرساله در دنیا مقدار قابل توجهی از انرژی الکتریکی، صرف مراکز داده می گردد که میزان این انرژی تخصیص یافته، رشد روزافزونی را تجربه می کند. غالب این انرژی مصرف شده، صرف خنککاری سرورهای مستقر در قفسه های این مراکز می گردد. سامانه ی معمول خنک کاری مراکز داده که در مرکز ابر رایانشملی شیخ بهایی نیز استفاده می گردد، سامانه ی کفکاذب است که متمرکز بر خنک کاری کل فضای مرکز داده می باشد و نه تنها باعث افزایشمیزان مصرف انرژی شده است، بلکه در مواردی عدم توانایی آن در تأمین جریان هوا با دمای ایده آل سرورها، که با هدررفت هوای خنکهمراه است، موجب کاهش عمر تجهیزات الکترونیکی می گردد. در این پژوهش با استفاده از دینامیکسیالاتمحاسباتی و به کمکنرم افزار متن باز اپن فوم، شبیه سازی حرکتجریان و فرایند خنک کاری سرورهای مستقر در یکقفسه در مرکز ابررایانشملی شیخ بهایی انجام شد. با توجه به وجود ورودی هوای خنکمجزا در جلوی هر قفسه، می توان به منظور جلوگیری از اختلاط هوای سرد و گرم در مرکز داده، از یککانال برای تفکیکهوای خنکورودی از هوای گرم مرکز داده استفاده کرد. کانال یاد شده باید به گونه ای طراحی گردد که موجبیکتوزیع یکنواختاز جریان هوای خنکدر بین سرورها شود. اولین کانال بررسی شده، کانال با پروفیل مستطیل شکل بود که نتیجه ی به دستآمده از شبیه سازی نشان دهنده ی یکتوزیع غیر یکنواختاز جریان هوای خنک در میان سرورها می باشد. به منظور رفع این مشکل، شبیه سازی کانال با پروفیل های مختلفانجام و نحوه ی توزیع جریان در میان سرورها به دست آمد. بررسی نتایج حاکی از آن استکه با نحوه ی چینشسرورها و پنل ها به شکل حاضر، بهبود توزیع جریان تا یکمقدار مشخص 0 می باشد. به / 31 و 0147 / میسر است. بهترین توزیع به دست آمده در این حالت، توزیع با درصد تغییر نسبی و انحراف معیار به ترتیب % 7 منظور بهبود توزیع جریان در بین سرورها، تغییر جزئی در نحوه ی پیکر بندی قفسه اعمال شد. با از سرگیری شبی هسازی ها، توزیع جریان هوای 0 حاصل شد. با توجه به وجود انحنا در کانال طراحی شده، ممکن استاین هندسه / خنکبا درصد تغییر نسبی % 10 و انحرافمعیار 00462 هزینه های ساخترا به گونه ای افزایشدهد که سازندگان پروفیل طراحی شده مایل به استفاده از کانال با پروفیل ساده تر و مقدار خطای بیشتر باشند. به همین منظور یککانال با پروفیل تماما خطی و با مقدار خطای بیشتر نیز در انتها پیشنهاد شد. کلمات کلیدی دینامیکسیالات محاسباتی، مرکز داده، سرور، اپن فوم، قفسه، شبیه سازی، بهینه سازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی