本文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心的熱流模擬和能耗優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 數(shù)據(jù)中心 建模 流體模擬 能耗優(yōu)化 服務(wù)器 負(fù)載分配

【摘要】：在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和優(yōu)化領(lǐng)域,首先要制定機(jī)房、機(jī)架、制冷設(shè)備的布局配置方案,然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模和仿真,以讓設(shè)計(jì)人員更加直觀地分析能耗優(yōu)化。本文在研究現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心熱流模擬和能耗優(yōu)化的基礎(chǔ)上,引入新的設(shè)計(jì)理念,建立了交互式數(shù)據(jù)中心的2D和3D模型,并應(yīng)用熱流模擬技術(shù)進(jìn)行仿真,進(jìn)而提出了一種基于服務(wù)器負(fù)載分配和空調(diào)自動(dòng)控制的能耗優(yōu)化方案。首先,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建模工具沒有充分考慮機(jī)房的各種不同配置,應(yīng)用局限且價(jià)格昂貴。本文提供的建模工具具有內(nèi)容豐富,簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn)；其次,在熱流模擬中,傳統(tǒng)的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法計(jì)算耗時(shí)。本文選擇了基于網(wǎng)格的歐拉法進(jìn)行流體方程的求解,具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)。當(dāng)網(wǎng)格分辨率太大時(shí),進(jìn)一步采用多網(wǎng)格的方法加速計(jì)算。為了證明熱流模擬的有效性,結(jié)合真實(shí)數(shù)據(jù),運(yùn)用遺傳算法對(duì)流體方程求解過程的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化求解；對(duì)于能耗優(yōu)化,學(xué)術(shù)界的研究多集中在設(shè)備物理尺寸的設(shè)計(jì)或單一參數(shù)的優(yōu)化上。本文提出將能耗優(yōu)化分為服務(wù)器負(fù)載分配和空調(diào)自動(dòng)控制兩個(gè)部分。服務(wù)器負(fù)載分配從服務(wù)器與冷氣進(jìn)風(fēng)口的距離以及服務(wù)器出口溫度的均衡兩個(gè)方面進(jìn)行考慮,為了增加靈活性,設(shè)置權(quán)重因子并研究不同權(quán)重因子對(duì)能耗的影響�？照{(diào)的控制優(yōu)化則是在對(duì)溫度實(shí)時(shí)采樣的基礎(chǔ)上自動(dòng)進(jìn)行的。在優(yōu)化函數(shù)的求解方面,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種實(shí)時(shí)快速的求解算法。另外,本文對(duì)3種服務(wù)器功率的變化模式進(jìn)行了模擬,以探究動(dòng)態(tài)情況下數(shù)據(jù)中心溫度分布的變化規(guī)律。為了研究不同布局參數(shù)對(duì)能耗的影響,設(shè)計(jì)了1500多組仿真實(shí)驗(yàn),在不同的優(yōu)化等級(jí)下進(jìn)行熱流模擬,并分析結(jié)果。本文提供的軟件系統(tǒng)和能耗優(yōu)化方案,在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和研究中有重要的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)中心 建模 流體模擬 能耗優(yōu)化 服務(wù)器 負(fù)載分配
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP308
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題背景11-13
• 1.1.1 數(shù)據(jù)中心模型12-13
• 1.1.2 數(shù)據(jù)中心信息采集13
• 1.2 研究意義13-14
• 1.3 研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 數(shù)據(jù)中心發(fā)展史14-15
• 1.3.2 研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)17-18
• 1.5 本文框架18-19
• 第2章 交互式數(shù)據(jù)中心模型19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 相關(guān)概念19-20
• 2.3 通用GUI模型20-21
• 2.4 新型數(shù)據(jù)中心模型21-26
• 2.4.1 氣流組織方式21-22
• 2.4.2 導(dǎo)流板22-23
• 2.4.3 線纜模擬23-24
• 2.4.4 傳感器24
• 2.4.5 服務(wù)器功率模擬24-26
• 2.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)26-28
• 2.5.1 參數(shù)化GUI模型26-27
• 2.5.2 GUI系統(tǒng)27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 熱流模擬29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 流體方程29-30
• 3.3 流體方程的求解30-33
• 3.3.1 外力項(xiàng)的求解30-32
• 3.3.2 對(duì)流項(xiàng)的求解32
• 3.3.3 壓力方程的求解32-33
• 3.4 仿真結(jié)果33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第4章 仿真的有效性35-43
• 4.1 引言35
• 4.2 基于真實(shí)數(shù)據(jù)中心的建模35-37
• 4.3 求解參數(shù)37
• 4.4 遺傳算法流程37-39
• 4.5 有效性探討39-42
• 4.6 本章小結(jié)42-43
• 第5章 能耗優(yōu)化43-55
• 5.1 引言43-44
• 5.2 服務(wù)器溫度方程44-45
• 5.3 空調(diào)控制方案45-47
• 5.3.1 空調(diào)能耗45
• 5.3.2 空調(diào)自動(dòng)控制策略45-47
• 5.4 服務(wù)器負(fù)載優(yōu)化47-52
• 5.4.1 問題描述47
• 5.4.2 優(yōu)化函數(shù)47-50
• 5.4.3 求解算法50-52
• 5.5 系統(tǒng)流程圖52-53
• 5.6 本章小結(jié)53-55
• 第6章 結(jié)果與分析55-67
• 6.1 引言55
• 6.2 特定數(shù)據(jù)中心的能耗優(yōu)化55-60
• 6.3 布局對(duì)能耗的影響60-66
• 6.4 本章小結(jié)66-67
• 第7章 總結(jié)與展望67-69
• 7.1 本文工作總結(jié)67-68
• 7.2 未來工作展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果73-74
• 致謝74

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1 姚，

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