参赛题目： C题-3D机房仿真建模 参赛学校：沈阳建筑大学 参赛队员：胡海浪、倪佳玉、谢海伦 指导教师：邹惠芬

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1 参赛题目： C题-3D机房仿真建模 参赛学校：沈阳建筑大学 参赛队员：胡海浪、倪佳玉、谢海伦 指导教师：邹惠芬
数学建模论文答辩 2012年第二届“深圳杯”数学建模夏令营 参赛题目： C题-3D机房仿真建模 参赛学校：沈阳建筑大学 参赛队员：胡海浪、倪佳玉、谢海伦 指导教师：邹惠芬

2 问题分析 1、分析问题 Matlab 2、描述问题 Airpak 逐步逼近法 3、解决问题 热交换法 4、模型推广

3 描述问题 通道2 温度分布图

4 描述问题 通道3 温度分布图

5 描述问题 除去最值后 通道3 温度分布图

6 描述问题 通道2 流场分布图

7 描述问题 通道3 流场分布图 返回

8 建立数学模型 描述问题 首先利用 方程结合能量方程、动量方程、连续性性方程建立紊流模型。 建立模型 （Build Model） 计算求解
首先利用 方程结合能量方程、动量方程、连续性性方程建立紊流模型。 建立模型 （Build Model） 计算求解 （Calculate Solution） 生成网格 （Generate Mesh） 检查结果 （Examine Results） Airpak软件应用流程图

9 描述问题 物理模型图

10 描述问题 生成网格图

11 描述问题 冷热通道切面生成网格图

12 描述问题 通道2横截面温度分布图

13 描述问题 附件1 通道2温度分布图 模型计算所得通道2温度分布图

14 描述问题 通道2 温度分布对比图

15 描述问题 通道3 横截面温度分布图

16 描述问题 附件1 通道3温度分布图 模型计算所得通道3温度分布图

17 描述问题 通道3 温度分布对比图

18 验证 附件（1）数据模拟结果： 通道2温度最高点位置为距空调2.4m，高度为2.4m， 温度为33.44℃。
数学模型计算结果： YOZ 剖面温度分布图

19 验证 YOZ 剖面流场分布图

20 验证 返回

21 逐步逼近法 解决问题 将任务量平均分配给每个机柜 用Airpak软件进行模拟导出所有机柜表面温度分布图
用Airpak软件再次模拟，导出所有机柜表面温度分布图，记录最高温度t 用Airpak软件进行模拟导出所有机柜表面温度分布图 找到表面温度最高或较高的机柜，适当减少它的任务量，增加表面温度较低的机柜的任务量，保持服务器总任务量恒定。 输出最佳分配方案与对应的最高温度t 各个机柜表面温度分布均匀 No Yes

22 解决问题 Bh Bg Bf Be Bd Bc Bb Ba Ah Ag Af Ae Ad Ac Ab Aa Dh Dg Df De Dd Dc
Ch Cg Cf Ce Cd Cc Cb 1.2 m 通道 1 通道 2 通道 3 通道 5 通道 4 1.6 m 空调 解决问题 机柜编号图

23 服务器总任务量为0.8时，各个机柜功率均相等时模拟结果。
解决问题 Aa机柜表面温度较高 所有机柜表面温度分布图 Da机柜表面温度较高

24 解决问题 Aa,Ba,Ca Da等机柜表面温度较高 Dh,Cb,Da等机柜表面温度较高 Dd表面温度稍高，其余表面温度分布较均匀
(w) b c d e f g h 温度t （℃） 温度分布特点 第 1 步 A 4000 36.21 Aa,Ba,Ca Da等机柜表面温度较高 B C D 2 2000 4500 33.14 Dh,Cb,Da等机柜表面温度较高 … n 1650 4045 4650 4700 4425 4300 4250 3100 30.13 Dd表面温度稍高，其余表面温度分布较均匀 1850 4050 4800 4950 4850 4350 3175 1925 4075 4675 4725 4625 4200 3150 1550 4750 5200 4600 4575 4450 3200 n+1 30.03 Ac,表面温度稍高，其余机柜表面温度分布较均匀 3225 4775 5100 解决问题

25 解决问题 最优分配方案的机柜表面温度分布

26 服务器总任务量为0.5时，各个机柜功率均相等时模拟结果。
解决问题 Aa机柜表面温度较高 所有机柜表面温度分布图 Da机柜表面温度较高

27 解决问题 Da,Aa,Ba,Ca,表面温度较高 Ah,Bh,Ch,Dh表面温度相对较高 Ch,Dg表面温度较高，其余机柜温度较均匀
(w) b c d e f g h 温度t （℃） 温度分布特点 第1步 A 2500 36.19 Da,Aa,Ba,Ca,表面温度较高 B C D 第2步 1500 2750 33.73 Ah,Bh,Ch,Dh表面温度相对较高 … 第 n 步 775 2325 2925 3175 3025 2975 2725 1675 31.32 Ch,Dg表面温度较高，其余机柜温度较均匀 900 2350 3225 3100 1650 1000 3200 3150 2700 1775 2275 2950 3050 2775 n+1 31.21 Cd,De表面温度较高，其余机柜温度较均匀 925 2300 3125 1700 解决问题

28 解决问题 最优分配方案的机柜表面温度分布 返回

29 热交换法 内部热空气 冷却后空气 换热器芯体 室内 加热后的空气 外界冷空气 解决问题

30 解决问题

31 解决问题 根据附表3机房C级的要求，主机房开机时的温度：18～28℃，主机房开机时相对湿度为:35％～75％。主机房停机时温度5～35℃。
返回

32 模型的推广 模型的推广 3D机房仿真建模在现代社会中有广泛的应用，它可以利用计算机进行试验，确定绿色机房设计参数；可以模拟设计舒适性空调自动调节室内环境；还可以推广到对任意建筑内部空间气流组织的研究，对有害气体扩散模拟研究，对降低建筑物耗能研究等等。

33 进一步探究 改进送风方式 优化机柜布置 建立动态智能调节系统

34 数学建模论文答辩 请各位专家老师 批评指正！