studio per la simulazione termofluidodinamica di una sala … · 2008. 6. 12. · studio per la...
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Studio per la simulazione Studio per la simulazione
termofluidodinamicatermofluidodinamica
di una Sala Calcolodi una Sala Calcolo
E. Mazzoni, S. Arezzini, A. Ciampa, G. Terreni
INFN Sezione di Pisa
Prof. Giovanni Lombardi, Marco Maganzi, Giacomo RenziDipartimento di Ingegneria Aerospaziale
Università degli Studi di Pisa
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Il Il problemaproblema
Da due considerazioni :
• Crescita della densità di potenza di calcolo all'interno dei rack →aumento della densità di energia da dissipare
• Regimi termici più dinamici
• forti variazioni di assorbimento elettrico al variare del caricocomputazionale.
L’idea di studiare dinamicamente la problematica (usando un vero solutore CFD):
– impostazione modellistica delle sorgenti termiche (calde e fredde)
– prima simulazione
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CollaborazioneCollaborazione
� Il lavoro è stato effettuato in collaborazione con il Dipartimento
di Ingegneria Aerospaziale dell'Università di Pisa nell’ambito di una collaborazione pluriennale.
� Il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale si occupa di
simulazione in vari campi: automobilistico, aerospaziale, aeronautico e navale.
� La forma adottata per lo studio è stata quella di una tesi di
laurea specialistica.
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ObiettivoObiettivo del del lavorolavoro
� Studio delle caratteristiche termiche significative della sala al fine di valutare possibili migliorie di realizzazione e per prepararsi adeguatamente a ipotetiche espansioni.
� E’ una parte molto specializzata di un lavoro più ampio dedicato alla rilevazione di parametri significativi ai fini delmonitoring dello stato della sala, alla individuazione di situazioni di allarme ed alla definizione di conseguenti azioni anche automatiche.
� Progetto S+R visionabile in poster.
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Simulazione termica Sala MacchineSimulazione termica Sala Macchine
Prima fase: Riproduzione dettagliata dello stato attuale e della distribuzione delle sorgenti di calore e aria refrigerata
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Dettagli piantaDettagli pianta
“Isola APC”:
�12 rack con 25 server 1U ciascuno�6 condizionatori InRow�Griglie pavimento chiuse
“Sala vecchia”:
�8 rack con 25 server 1U ciascuno�3 rack storage 12 Jbod ciascuno�3 condizionatori Hiross tipo under (U1, U2, U3)�Griglie pavimento aperte
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Input: sorgenti di caloreInput: sorgenti di calore
Specifica Server 1UPortata Φ = cost = 34 CFM (flusso
in entrata distribuito uniformemente su tutto il lato
frontale, flusso in uscita distribuito uniformemente
sul 50% del lato posteriore)
Widle = 299 W => ∆Tidle = 15.6°Wmax = 381 W => ∆Tmax = 19.8°
Specifica storage Jbod 3UPortata Φ = cost = 34 CFM (flusso
in entrata distribuito uniformemente su tutto il lato
frontale, flusso in uscita distribuito uniformemente
sul 50% del lato posteriore)
Widle = 243 W => ∆Tidle = 12.7°Wmax = 304 W => ∆Tmax = 15.8°
S S S S S S
S S S S S S S S S S S
J J J E ESS S
S = rack con server(25 server 1U / rack)
J = rack storage(12 Jbod 3U / rack)
E = rack vuoti
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Input: parametri refrigerazioneInput: parametri refrigerazione
S S S S S S
S S S S S S S S S S S
J J J E ESS S
U1…U3: cond. Hiross1…6: cond. APC InRow
Specifica APC InROWPortata Φ = 645 (Ta – To) l/sec, se (Ta – To) > 0, altrimenti Φ = 0Φmax = 1368 l/sec (flussi in entrata e in uscita
distribuiti uniformemente sulle superfici frontale e posteriore)
W variabile, ∆T = cost = -10.4°Ta = T sul fronte del rack adiacente
To = T obiettivo = 20°
Specifica HirossPortata Φ = cost = 1761 l/sec (flusso in entrata
distribuito uniformemente sulla superficie superiore, flusso in
uscita distribuito uniformemente tramite le griglie del
pavimento)
Wutile = cost = 23 KW => ∆T = -10.9°ON se Tingresso> Tobiettivo (=20°)
Specifica ADU (ventilatore alla base del rack che prende aria dal sottopavimento)
Portata Φ = cost = 503 CFM (flusso laminare dal basso) T = Tsottopavimento
Griglieaperte
Grigliechiuse
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- Flusso non stazionario con condizioni al contorno dipendenti
dal tempo in modo discontinuo
Strategia di progetto
CATIAModellazione CAD
della geometria della
sala
GAMBITCreazione delle griglie di
calcolo (di superficie e di
volume) necessarie per il
calcolo
FLUENTRiproduzione del campo
delle grandezze fisiche
all’interno della sala
- Elevata complessitàdi implementazione
- Necessità di un modello geometrico estremamente semplificato con cui poter
sperimentare e validare le scelte di programmazione effettuate
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Strategia di progettoStrategia di progetto
MODELLO DI CALCOLO da studiare e convalidare
SIMULAZIONE SULLA GEOMETRIA REALE
RISULTATI
Modello di geometria semplice (dunque computazionalmente
conveniente) con le stesse condizioni al contorno del problema reale
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Similitudine geometria reale modelloSimilitudine geometria reale modello
Server 1U, storageJBOD 3U
CPU
Hiross, APC InRow
COND
CPUout
CPUin
CONDin
CONDout
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Modello di calcoloModello di calcolo
CATIAModellazione CAD
della geometria
della sala
GAMBITCreazione delle griglie
di calcolo (di superficie
e di volume) necessarie
per il calcolo
FLUENTRiproduzione del campo
delle grandezze fisiche
all’interno della sala
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Ulteriori informazioni e sviluppiUlteriori informazioni e sviluppi
• “Parametri termici sala calcolo”, documento interno SCeR Pisa (in corso di pubblicazione)
Roadmap:
• 06/08: validazione modello semplificato con condizioni dinamiche condizionatori
• 09/08: simulazioni su modello completo sala(studio termalizzazione)
• 12/08: studi di “what if” (ipoteticheespansioni/aumento densità in sala)
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