利用增强型势流模型的流体动力学预测的系统和方法
【专利说明】利用增强型势流模型的流体动力学预测的系统和方法
[000。 背景发明领域
[0002] 根据本发明的至少一个实施例大体上设及用于建筑物中的供暖、通风和空调系统 W及数据中屯、的制冷系统的管理和设计的系统和方法。
[0003] 相关巧术的讨论
[0004] 响应于基于信息的经济的增加的需求，信息技术网络在全球范围内继续扩散。该 种增长的一种表现是集中式网络数据中屯、。集中式网络数据中屯、通常由提供网络连通性、 电力和冷却能力的布置在结构中的各种信息技术设备构成。所述设备往往被容纳在称为 "机架"的专用外壳中，该专用外壳集成该些连通性、电力和冷却单元。在某些数据中屯、配置 中，该些行被组织成热的和冷的通道，W降低与冷却信息技术设备相关的成本。在地板下面 具有气室的活动地板通常用于为机架提供冷却空气。冷空气通过具有露天区域的穿孔砖从 气室分布到机架。
[0005] 各种过程和软件应用，诸如可从罗德岛州西金斯敦的施耐德电气旗下的美国电力 转换（APC)公司商购获得的数据中屯、管理系统，已被开发从而帮助数据中屯、工作人员来设 计和保持高效且有效的数据中屯、配置。该些工具往往通过W下活动来指导数据中屯、工作人 员，该些活动诸如设计数据中屯、结构、在安装之前在数据中屯、内定位设备、W及在构造和安 装完成之后重新定位设备。因此，传统的工具集向数据中屯、工作人员提供标准化且可预测 的设计方法。
[0006] 另外，过程和软件应用已被开发用于供暖、通风和空调系统（HVAC系统）的一般建 筑设计。HVAC系统可W使用多种管道W在整个建筑物散布经调节的空气。根据室内温度， HVAC系统可W调节经调节的空气到房间中的流动。用于设计HVAC系统的工具可W通过W 下活动指导建筑设计师，该些活动诸如在识别空间内定位管道、格栅和散流器W便为该空 间的用户提供舒适的环境。
【发明内容】
[0007] 根据一个方面，用于建模气流的计算机实现方法包括；接收与设施的物理布局相 关的输入数据；通过计算机将该设施的表示划分为多个网格单元；基于该物理布局，识别 射流气流、热羽流和浮力中的至少一种的作用存在于该设施内的何处；如果射流气流和热 羽流中的至少一种的作用存在于多个网格单元的第一组内，则使用速度校正方法指定用于 该多个网格单元的第一组的速度值；通过计算机计算用于多个网格单元的第二组中的每个 的气流速度值，第二组不同于第一组；修改用于在其中存在浮力作用的多个网格单元的第 二组中的任何一个网格单元的确定的气流速度；估计在存储装置上存储修改的气流值。
[0008] 在至少一个实施例中，多个网格单元的第一组是空组。在另一个实施例中，多个网 格单元的第二组是空组。在该方法中，多个网格单元的每个可W包括多个面。在某些示例 中，指定速度值可W包括指定用于多个面中的至少一个面的速度值。在其他实施例中，该方 法还包括计算用于多个面中的至少另一个面的气流速度值。在至少一个示例中，指定速度 值可W包括指定用于与热羽流对齐的面的速度值。在一个示例中，热羽流与垂直方向相关 联。在另一个示例中，指定速度值可W包括指定用于与射流气流对齐的面的速度值。在一 个示例中，射流气流与水平方向相关联。在其他实施例中，该方法还包括计算用于多个面中 的至少另一个面的气流速度值。
[0009] 在该方法中，计算气流速度值还包括使用势流法来计算气流速度值。在一个示例 中，该方法还包括基于修改的气流值和指定的速度值中的至少一个来配置在设施内的设 备。在另一个示例中，该方法还包括基于已修改的气流值和指定的速度值中的至少一个来 评估用户在设施内的热舒适度。在再一个示例中，该方法还包括基于修改的气流值和指定 的速度值中的至少一个来控制在设施内的设备。
[0010] 在另一个示例中，该方法还包括；基于气流速度值通过计算机来计算用于多个网 格单元中的每个的温度值。在该方法中，该设施可W包括在数据中屯、内的空间，W及在该 物理布局中的物体包括至少一个设备机架和至少一个制冷供给设备。在该方法中，设施包 括在建筑物内的空间，W及在物理布局中的物体包括至少一个通风结构和至少一个供暖设 备。在该方法中，修改确定的气流速度值还可W包括；计算用于多个网格单元的第二组中的 任何一个网格单元的浮力速度值，W及将浮力速度值添加到确定的气流速度值。
[0011] 在该方法中，指定速度值还包括：计算用于设施内的影响区中的多个网格单元的 第一组的任何一个网格单元的射流气流速度值，W及指定用于该影响区中的多个网格单元 的第一组的射流气流速度值。在该方法中，指定速度值还可W包括；计算用于邻近设施内的 物体的多个网格单元的第一组中的任何一个网格单元的晕圈单元速度值，W及指定用于邻 近该物体所布置的多个网格单元的第一组的晕圈单元速度值。
[0012] 在一个示例中，该方法还包括；使用迭代法来确定用于该设施内的网格单元中的 每一个新的气流值，其中，该新的气流值满足质量平衡方程。在至少一个示例中，该迭代法 使用基于物理的方法，该方法被配置为将非质量守恒气流场转换为质量守恒场，同时保存 初始非守恒流场的主导特性。在某些示例中，该方法还包括：确定新的气流值与之前的气流 值之间的差值是否大于阔值，W及重复该迭代法直到该差值不大于该阔值。
[0013] 根据另一个方面，一种用于建模气流的系统，该系统包括：存储器和禪接于该存储 器的处理器，该系统被配置为接收与设施的物理布局相关的输入数据；将该设施的表示划 分为多个网格单元；基于该物理布局识别射流气流、热羽流和浮力中的至少一种的作用存 在于该设施内的何处；如果射流气流和热羽流中的至少一种的作用存在于多个网格单元的 第一组内，则使用速度校正方法来指定用于该多个网格单元的第一组的速度值；通过计算 机计算用于多个网格单元的第二组中的每个的气流速度值，第二组不同于第一组；修改用 于在其中存在浮力作用的多个网格单元的第二组中的任何一个网格单元的确定的气流速 度；W及在存储装置上存储修改的气流值。
[0014] 在至少一个实施例中，多个网格单元的第一组是空组。在另一个实施例中，多个网 格单元的第二组是空组。在该系统中，多个网格单元中的每个可W包括多个面。在某些示 例中，指定速度值可W包括指定用于多个面中的至少一个的速度值。在至少一个示例中，指 定速度值可W包括指定用于与热羽流对齐的面的速度值。在一个示例中，热羽流与垂直方 向相关联。在其他实施例中，该方法还包括计算用于多个面中的至少另一个面的气流速度 值。在另一个示例中，指定速度值可w包括指定用于与射流气流对齐的面的速度值。在一 个示例中，射流气流与水平方向相关联。在其他实施例中，该方法还包括计算用于多个面中 的至少另一个面的气流速度值。
[0015] 在一个示例中，该系统还被配置为使用势流法来计算气流速度值。在另一个示例 中，该系统还被配置为基于修改的气流值和指定的速度值中的至少一个来配置在设施内的 设备。在又一个示例中，该系统还被配置为基于修改的气流值和指定的速度值中的至少一 个评估用户在设施内的热舒适度。在再一个示例中，该系统还被配置为基于修改的气流值 和指定的速度值中的至少一个控制在设施内的设备。
[0016] 在一个示例中，该系统还被配置为基于气流速度值来计算用于多个网格单元中的 每个的温度值。在至少一个示例中，设施包括在数据中屯、内的空间，W及在物理布局中的物 体包括至少一个设备机架和至少一个制冷供给设备。在另一个示例中，设施包括在建筑物 内的空间，W及在物理布局中的物体包括至少一个通风结构和至少一个供暖设备。
[0017] 在某些实施例中，该系统还被配置为通过计算用于多个网格单元的第二组中的任 何一个网格单元的浮力速度值来修改确定的气流速度值，W及将该浮力速度值添加到确定 的气流速度值。在其他实施例中，该系统还被配置为通过计算用于影响区中的多个网格单 元的第一组中的任何一个网格单元的射流气流速度值来指定速度值，W及指定用于该影响 区中的多个网格单元的第一组的射流气流速度值。
[0018] 在一个实施例中，该系统还被配置为通过计算用于邻近设施内的物体的多个网格 单元的第一组中的任何一个网格单元的晕圈单元速度值来指定速度值，W及指定用于邻近