3D仿真机房建模
3D的致命诱惑——TWaver 3D机房初探(工具使用篇)
打着IMAX 3D噱头的《阿凡达》在全球疯狂掠走了20亿美元的票房。
然而，一切还未结束。
在国内，冯小刚以同样的3D作品《唐山大地震》三天票房就轻松过亿，IMAX版本一票难求，其气势比《阿凡达》有过之而无不及。
人们为什么对这些电影趋之若鹜呢？说到底还是无法阻挡3D技术带来的震撼和冲击，是真正的“眼球经济”、全新的“用户体验”。
而在一日千里的软件行当，我们的3D技术虽然在游戏、工程制图等领域已经普及，但是在大多日常领域却并不多见。
而在更严肃一点的电信网络管理监控类的软件中则更是难得一见。
那么，如果在你的界面上呈现一个自由旋转、可交互的3D的机房监控界面（如下图），用户的感觉又会如何呢？不必惊讶。
看完这篇文章你就会知道，用TWaver做这类界面，只是分分钟的事。
什么是TWaver® 3D机房管理软件TWaver® 3D机房管理软件（以下简称“3D机房”）是用于管理电信运营商机房资源的软件平台，是赛瓦软件TWaver®产品家族中的一员。
3D机房通过集成设计环境（IDE）对电信行业各种机房资源进行设计、建模、存储，并以三维技术进行呈现和展示。
3D机房既是一个完善的电信机房资源管理工具，也是一个电信资源管理的二次开发平台和组件。
产品结构TWaver3D机房是一个C/S（客户端/服务器）结构的桌面应用程序，包括应用程序和数据库两部分。
功能包括2D机房设计器、3D机房呈现试图、数据转换与存储模块。
通过3D机房，用户可以方便快速的创建电信机房环境，并对各种机房资源进行管理和存储。
这些机房数据通过XML格式进行转换并存储在数据库中，可以为其他OSS软件系统（如网管系统、资源管理系统等）共享使用。
目标用户TWaver3D机房可以为广大电信运营商、设备制造商、软件开发商所使用。
尤其在以下几种情况下，TWaver3D机房将会带来更大的作用：∙电信网管软件开发者：将TWaver3D机房作为二次开发平台，开发符合自身需要的机房资源管理软件系统；∙系统集成商：可将TWaver3D机房与现有软件系统整合，提供完整的机房资源管理能力；∙TWaver开发者：将TWaver3D机房作为呈现组件，对各种机房资源进行三维展示；∙电信运营商：直接使用TWaver3D机房，管理现有机房资源；使用编辑器TWaver3D机房提供了一个可视化的编辑工具，用来在一个IDE环境下对机房进行创建、建模、贴图、布置、保存等工作。
数据中心3D可视化项目建设方案-3D可视化机房运营全景管控平台建设方案可编辑全文
3D可视化系统建设
3
直觉化交互操作
三维UI
资产可视化管理
多中心地图展示
资产可视化管理
数据中心三维仿真
资产可视化管理
资产模型库
资产可视化管理
运维管理信息
3D场景编辑器及模型库支持
资产可视化管理
资产布置管理
资产可视化管理
资产布置管理
资产可视化管理（WIP）
1.选择待上架设备，系统根据容量信息自动筛选可上架的机柜；
2.选择多个可上架机柜，形成连续正视图，对比选择上架位置；
资产可视化管理
资产详情
资产可视化管理
资产查询
资产可视化管理
资产查询
资产可视化管理
机柜容量管理
资产可视化管理
机柜容资产可视化管理
配线可视化管理
设备板卡及端口
配线可视化管理
多跳链路
动力环境可视化管理
……
用户访问
模型库/图形库
MySQL/Oracle数据库
人工导入接口
系统对接接口
台账/清单
其他软件与系统
批量上传
数据对接
三维制作工具
二维制作工具
导入
数据素材
导入
资源运维Dashboard功能架构
Lv1
Lv2
重点信息抽取（全局/各节点）
基础环境（温湿度、空调、电力、视频、设备布置）全网拓扑节点可用性告警汇总
信息输入从IOT到监控工具的各类自动化感知技术
传感器
IT监控系统
Syslog
网络爬虫与舆情
……
大数据治理
大数据分析
……
分析预测引擎
地理信息系统
三维虚拟仿真
3D仿真机房建模2
摘要本文以偏微分方程离散化方法及相关变量拟合为基础，建立了热物理过程的控制方程，解决了机房的流速分布及热分布问题，并对附件数据作了大量分析，并把热分布模型所解得的温度分布数据与所给实验数据作比较,从而检验了模型的准确性和方法的可靠性。
对于问题一，为了绘出热分布及流场分布及室内最高温度位置，由于所给的数据量很少，首先对已有数据进行插值，同时依据机房内的气体流动形式及温度的实际分布特性，将问题简化，做出同类型通道场分布近似相同的假设，故只需研究通道二和通道三的温度场和流场分布，即可代替整个冷通道和热通道的温度场和流场分布。
分别用matlab的interp2函数与griddata函数进行绘图，根据图像对实际物理情景如“热点后移”分析并解释，然后利用matlab在图像上遍历取点，找出了室内最高温度所在位置温度最高点，在距空调7.2m，离地面高2.1m处，最高温度为51.94 c ，并根据物理知识综合考虑温度与流场的关系，对结果的合理性进行了详细的分析。
对于问题二，基于用零方程表示的控制方程，对不同通道分别分析,假定相同的X 平面,由此得到了简化的二维的基于零方程的热分布模型, 将微分方程离散化的方法，对模型进行了求解，为使得结果与实际的误差更加明显，将实际测量值的差值与理论值相减，得到绝对误差与相对误差，且绘出误差直观图，与附件1数据作比较,误差较小。
对于问题三，定义该机房的总体任务量为1，根据模型及附件1的流场数据，为确定服务器实际的最优任务分配方案，并给出室内最高温度，首先根据模型和附件的数据，插值求出每个通道的最高温度随给定的12种不同机柜的工作量组合的变化情况。
由所得到不同工作量组合下不同通道最高温度值与各机组工作量之间的关系分析出每个通道的最高温度主要与距离最近的机柜工作量相关，再利用matlab提供的cftool工具拟合，发现指数关系能精确地拟合出最高温度与机柜工作量的关系。
根据前面得到的各通道的最高温度与机柜工作量的关系，设立如下目标：①热点温度最低；②各通道最高温度尽可能均衡；利用编程，求出给定实际任务量（0.8或0.5时）所对应的最优任务分配方案及最高温度。
三维虚拟建筑空间的仿真设计与实现
三维虚拟建筑空间的仿真设计与实现摘要：沙盘在展示虚拟建筑时，由于空间的约束性，在虚拟建筑空间的细节处理上效果差，缺乏有效渲染以及动画呈现方式，导致建筑空间仿真效果差。
提出三维虚拟建筑空间的仿真设计与实现方法，在对建筑空间进行虚拟现实和仿真设计时，基于构建的建筑空间坐标系和比例尺，采用构件的位置和参数构建建筑空间构件数学模型，对各构件的数学模型实施融合后构建总体建筑空间的数学模型。
采用OpenGL虚拟现实技术，基于目标建筑空间数学模型对目标建筑进行扩展加工，给目标建筑赋予材质和纹理特征，获取理想的建筑空间三维虚拟视图，将建筑空间三维虚拟视图进行三维渲染处理，呈现出生动形象的建筑空间三维虚拟效果图，使用动画设计技术对建筑空间三维虚拟效果图进行动画展示。
实验结果表明，所提设计方法的点线渲染和整体渲染效果佳，能得到更加逼真的三维虚拟建筑空间仿真设计成果，并且具有较高的交互性和实用性。
关键词：三维虚拟建筑空间；仿真设计；三维渲染；三维建模；动画设计；数学模型中图分类号：TN812?34；TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2018）16?0168?04Abstract：Virtual building exhibition on the sand table haspoor detail processing effect of virtual building space due to space constraint，and poor simulation effect of building space due to lack of effective rendering and animation presentation mode. Therefore，a simulation design and implementation method of 3D virtual building space is proposed. During the virtual implementation and simulation design of building space，the position and parameter of the component are used to construct the mathematical model of the building space component based on the constructed building space coordinate and proportional scale. The mathematical model of the whole building space is constructed after fusing mathematical models of various components. The OpenGL virtual reality technology is used to perform extend processing of the target building based on the mathematical model of target building space. The material and texture feature of the target building are given to obtain the optimal 3D virtual view of building space. The 3D rendering for the 3D virtual view of building space is performed to present a vivid 3D virtual effect image of building space. The animation design technology is used to conduct animation display of the 3D virtual effect image of building space. The experimental results show that the proposed design method has good effects of dot?line rendering and whole rendering，canobtain a vivid simulation design result of 3D virtual building space，and has high interaction and practicability.Keywords：3D virtual building space；simulation design；3D rendering；3D modeling；animation design；mathematical model 0 引言?拟现实（Virtual Reality，VR）是通过计算机制作出的一种虚拟环境，其通过各种传感器设备实现与使用者的互动。
3D仿真机房建模论文
p1=0.7163p2=0.7163p3=ห้องสมุดไป่ตู้.7674p4=1.0000
此时最高温度为：36.26℃
同理可知，当总任务量为0.5时，各机柜服务器任务分配量的非线性规划模型为
对于通道3和通道4据附件2中给出的数据可以发现其最高温度值及热分布受总体任务量各个机柜实际任务量以及所分配任务量的差值影响而且它们之间有一定的相关性则针对其相关性用回归思想进行分析从而建立相应的线性回归模型或非线性回归模型
C题：3Ｄ仿真机房建模
摘要
根据题目中给出的知识背景和问题综合分析知，我们的主要任务就是绘制出3D仿真机房冷、热通道的热分布及流场分布图，建立合理的热分布模型，对确定的任务总量进行最优分配并使热点温度最低，建立控制温度变化的模型。
问题三：据附件2中给出的温度值分布，可以发现其最高温度值及热分布受总体任务量、各个机柜实际任务量以及所分配任务量的差值影响。则针对其相关性用回归思想进行分析，再通过分析所得的模型来实现最佳任务分配。
问题四：按照《电子信息系统机房设计规范》C级的要求，机房温度在开机时应在18-28oC内，关机时温度应在5-35oC内，且在开、停机时温度变化率应小于10oC/h。（温度变化过快导致结露现象发生损坏机器）所以，机房适宜温度最好保持在18-28oC内。当机群任务分配一定时，室内热点温度基本可以确定，通过调节送风温度可以设定机房最终温度，通过调节送风速度可以控制温度变化率，此为基本思路。
通道2（冷通道）的原测试案例热分布图和所建模型热分布图如下：
通道3（热通道）的原测试案例热分布图和所建模型热分布图如下:
通过原测试案例热分布图与所建模型热分布图比较，可知：
2012数学建模3D机房建模(黑龙江工程学院)
2012年3Ｄ仿真机房建模摘要随着绿色数据中心的设计在我国逐步的兴起，在保障制冷效果的前提下，我们现在更加关注能源的合理利用。
机房内热环境分析是绿色数据中心设计的主要步骤之一，本文主要对热分布、流场分布、合理分配任务、控制空调的送风速度和送风温度等问题进行研究。
对于问题1描绘流场分布及温度场分布的软件有很多，如matlab、fluent、phoenics，因matlab具有简单易用的程序语言、强大的科学计算数据处理能力及直观出色的图形处理功能，便于推广和普及，因此我们采用matlab软件进行绘图，根据所给数据的特性我们用二维三次多项式插值的方法来绘图，用matlab图像取点的方法找到了在热通道的通道三内，距空调距离为7.2m、高度为2.25m点处的温度最高，最高温度为54.01 C︒，并从理论上分析了结果的合理性。
对于问题2我们通过分析流体的连续性方程、动量方程、能量方程、紊流能量方程（κ方程）及紊流能量耗散方程（方程ε），通过这些方程的相关关系建立出描绘该问题热分布的εκ-流体温度分布模型，选用SIMPLE算法对模型进行求解，并将测试案例的数据代入本模型进行比较，计算结果与实测数据偏差为1%，偏差在合理范围内，从而证明了本模型是合理的。
对于问题3我们联系附件并通过对模型进行分析和计算，我们确定了每个机柜群的任务量，根据第一问的结果分析，我们确定了每个机柜群内部每个机柜的任务量，从而得到了最优任务分配方案。
根据该方案联系附件并通过对模型进行分析和计算，用得到的数据作出了不同高度下的温度关于x，y的伪彩色图，分析了温度变化的规律，验证了分配方案的合理性，当任务量为0.8时，最高温度为27c︒，任务量为0.5时，最高温度为23c︒。
对于问题4我们根据《电子信息系统机房设计规范》（附件3）C级要求控制机房的温度在18c︒-28c︒范围内，控制送风口温度在12c︒-17c︒，送风口风速在0.6m/s-1.2m/s。
基于3DSMAX的建筑建模与虚拟现实探索——厦门大学海韵校区教学楼建模研究
本科毕业论文(科研训练、毕业设计)题目：基于3DS MAX的建筑建模与虚拟现实探索——厦门大学海韵校区教学楼建模研究姓名：学院：软件学院系：软件工程专业：软件工程年级：指导教师：职称：年月摘要虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)，是最近几年得到迅速发展的技术，它能够创建一个酷似客观环境、又超越客观时空，能沉浸其中、又能驾驭其上的人机环境，即由一个多维信息所构成的可操作空间，它最重要的目标就是真实的体验和方便自然的人机交互。
虚拟现实技术已经成为互联网和计算机科学发展的重要方向。
虚拟漫游系统是虚拟现实技术的综合应用，具有广阔的发展前景，研究虚拟现实技术在建设数字城市、数字景区及数字化校园的应用成为当前的热点之一。
本文研究的项目背景是厦门大学软件学院建筑群及周边环境三维模拟，并最终生成三维漫游动画。
文章首先对虚拟现实技术进行了概括性介绍，阐述了虚拟现实的基本特征、发展、分类及其应用；其次通过对三维建模软件的比较，最终选择适合该项目的实施软件即3DS Max软件进行软件学院建筑群的三维场景构建。
在对软件学院建筑群进行建模前，详细介绍了3DS Max 的几种建模方法：多边形建模、NURBS建模和细分曲面技术。
文章以教学楼建模为例，对3DS Max建模的过程进行了详细描述，同时也讨论了材质贴图的使用和灯光的设置。
在环境建模这一块，对单独树木以及天空的建模提出了自己的观点；文章最后对全文进行了总结与展望，拓展了三维漫游场景建模的研究思路。
在研究之后制作了三维虚拟漫游场景，提出了3DS Max与VRML建立具有更充分交互性的虚拟现实漫游系统的新目标。
关键词：虚拟现实；3DS Max建模；三维漫游；虚拟校园AbstractVirtual Reality(VR), is the technique that has been improved quickly in the latest years. It can establish a man-machine environment which can not only resemble objective but also surpass objective. The important goal is the real experience and the interactive of the convenience natural man-machine. The technique of virtual reality has already become the important direction of the development of the Internet and Computer science.Virtual walkthrough system is the integrated application of virtual reality skills, which has a promising future, there are more and more discussions about VR technology applied to building digital cities, digital scenic spots and digital campus. The research in the paper is base on the simulation of buildings in Software School of Xiamen University, and finally generates a virtual walkthrough animation. The paper introduced Virtual Reality synoptically at first, it expatiated on the basic characters, development, sorts and application of the VR system; Secondly we developed the 3D virtual walkthrough scene of Software School with 3DS Max which is fit for our project after the comparison and analysis of modeling software. Before we started the project, we introduced several modeling methods in detail: Polygon Modeling, NURBS Modeling and Subdivision Surface Modeling. We set Teaching Building as an example, described the process of 3DS Max modeling in detail, and also discussed the use of Texture Mapping and lighting settings. In the aspect of environment modeling, I gave out some opinions on single tree modeling and sky modeling. At the end of paper it gives a conclusion and expectation and widens the ideas about simulation of 3D virtual walkthrough scene. After the research we built the virtual scene, and put forward a new goal of developing a more interactive VR walkthrough system using 3DS Max and VRML.Key words：Virtual Reality; 3DSMax Modeling; 3DWalkthrough; Virtual Campus目录摘要 (I)Abstract......................................................................................................................................... I I 第一章绪论............................................................................................................................ - 1 -1.1 引言............................................................................................................................. - 1 -1.2 项目的背景及学术意义............................................................................................. - 1 -1.3 本文研究的主要内容................................................................................................. - 2 - 第二章VR概述及其理论基础............................................................................................... - 3 -2.1 虚拟现实概述............................................................................................................. - 3 -2.2 虚拟现实技术的发展................................................................................................. - 4 -2.3 虚拟现实的分类......................................................................................................... - 5 -2.4 虚拟现实技术的应用................................................................................................. - 5 -2.4.1 虚拟现实在建筑设计中的应用...................................................................... - 6 -2.4.2 虚拟现实在汽车工业中的应用...................................................................... - 6 -2.4.3 虚拟现实在远程教学中的应用...................................................................... - 7 -2.4.4 虚拟现实在城市规划中的应用...................................................................... - 8 -2.4.5 虚拟现实在Web3D产品、静物展示中的应用.............................................. - 8 -2.4.6 虚拟现实在仿真校园中的应用...................................................................... - 9 - 第三章三维漫游的实现...................................................................................................... - 10 -3.1 建模工具的选择....................................................................................................... - 10 -3.2 3DS Max简介............................................................................................................ - 10 -3.3 项目流程及建模分类................................................................................................- 11 -3.3.1 项目流程.........................................................................................................- 11 -3.3.2 建模分类........................................................................................................ - 12 - 第四章教学楼建模与实现.................................................................................................. - 14 -4.1 3DS Max建模方法.................................................................................................... - 14 -4.1.1 多边形建模.................................................................................................... - 14 -4.1.2 NURBS建模..................................................................................................... - 14 -4.1.3 细分曲面技术................................................................................................ - 14 -4.2 教学楼建模............................................................................................................... - 15 -4.2.1 生成教学楼墙体............................................................................................ - 15 -4.2.2 在墙体上添加门窗........................................................................................ - 17 -4.2.3 创建楼梯和栏杆............................................................................................ - 18 -4.2.4 通过放样制作黑板........................................................................................ - 18 -4.2.5 完成教学楼建模............................................................................................ - 20 -4.3 材质贴图................................................................................................................... - 21 -4.3.1 红墙材质........................................................................................................ - 21 -4.3.2 金属材质........................................................................................................ - 23 -4.4 灯光的设置............................................................................................................... - 24 -4.4.1 灯光的类型.................................................................................................... - 24 -4.4.2 三维动画中灯光设计的步骤........................................................................ - 24 - 第五章环境建模与后期动画制作...................................................................................... - 27 -5.1 环境建模................................................................................................................... - 27 -5.1.1 树木建模........................................................................................................ - 27 -5.1.2 天空建模........................................................................................................ - 28 -5.2 漫游动画制作.......................................................................................................... - 29 - 第六章总结与展望.............................................................................................................. - 30 -参考文献.................................................................................................................................. - 31 -致谢.......................................................................................................................................... - 33 -ContentsAbstract (I)Chapter 1 Introduction...................................................................................................... - 1 -1.1 Foreward ..................................................................................................................... - 1 -1.2 the Background and Significance of Project.......................................................... - 1 -1.3 Main Improvements ................................................................................................... - 2 - Chapter 2 Overview and Theoretical Foundation of VR .......................................... - 3 -2.1 Overview of VR .......................................................................................................... - 3 -2.2 the Development of VR T echnology........................................................................ - 4 -2.3 the Category of VR .................................................................................................... - 5 -2.4 the Application of VR ................................................................................................. - 5 -2.4.1 the Application of VR in Architectural Design .............................................. - 6 -2.4.2 the Application of VR in Auto Industry .......................................................... - 6 -2.4.3 the Application of VR in Distance T eaching ................................................. - 7 -2.4.4 the Application of VR in T own Planning ....................................................... - 8 -2.4.5 the Application of VR in Web3D Production Shows................................... - 8 -2.4.6 the Application of VR in Simulation Campus............................................... - 9 - Chapter 3 Realization of 3D Walkthrough Technology .......................................... - 10 -3.1 the Selection of Modeling T ools ............................................................................. - 10 -3.2 Overview of 3DS Max.............................................................................................. - 10 -3.3 Project Processes and Modeling Category ......................................................... - 11 -3.3.1 Project Processes.......................................................................................... - 11 -3.3.2 Modeling Category ........................................................................................ - 12 - Chapter 4 the Modeling and Realization of Teaching Building............................ - 14 -4.1 the Modeling Methods of 3DS Max ....................................................................... - 14 -4.1.1 Polygon Modeling .......................................................................................... - 14 -4.1.2 NURBS Modeling........................................................................................... - 14 -4.1.3 Subdivision Surface Modeling ..................................................................... - 14 -4.2 the Modeling of T eaching Building ........................................................................ - 15 -4.2.1 the Modeling of Wall ...................................................................................... - 15 -4.2.2 the Adjunction of Doors and Windows ....................................................... - 17 -4.2.3 the Modeling of Stairs and Railings ............................................................ - 18 -4.2.4 the Modeling of Blackboard using loft ........................................................ - 18 -4.2.5 Finish the T eaching Building ........................................................................ - 20 -4.3 T exture Mapping....................................................................................................... - 21 -4.3.1 T exture Mapping of Red Wall....................................................................... - 21 -4.3.2 T exture Mapping of Metal ............................................................................. - 23 -4.4 Lighting Settings....................................................................................................... - 24 -4.4.1 the Category of Lighting ............................................................................... - 24 -4.4.2 the Steps of 3D Animation in the Lighting Design .................................... - 24 - Chapter 5 Environmental Modeling and Post-production..................................... - 27 -5.1 Environmental Modeling ......................................................................................... - 27 -5.1.1 Tree Modeling................................................................................................. - 27 -5.1.2 Sky Modeling .................................................................................................. - 28 -5.2 Animation Production ............................................................................................. - 29 - Chapter 6 Conclusion and Expectation...................................................................... - 30 - References ............................................................................................................................ - 31 - Acknowledgement............................................................................................................... - 33 -第一章绪论1.1 引言近年来，随着计算机技术和网络技术的发展，虚拟现实技术已成为计算机应用领域的研究热点。
3D仿真机房建模
一次关系，所以通过调控进风速度来调控房间内的最高
温度更为有效。
谢谢!
vz2 Z dvz2
d(1v.x22,2.0)dvz2 0 dz dx
vx2
vx2
vz2sl 2vx2ldz （vz2 dvz2）sl
Z=z+dz
vz2
Z=z
vx2
s 2
dvz 2 dz
质量守恒 dvx2 dvz2 2vx2
)
ki
ki cp
k1 2k2 2k3 2k4 k5
当温度为300K 0.02624W / (m K) 1.1774kg / m3
cp 1.005kJ / (kg K ) k 1m / (m s)
k 2.218105 m2
k2 k3
Axyvz1(z 2) Ayzv21
1 Axyvz2(z 0) Axyvz1(z 2) 2 Axyvz3(z 2) A2vz2(z 2)
vin 6
vin 6
2k2
k3
2k1
2k1 k2 k3 k4 2k5
与测试数据比较
C 22 4C25
z 0时 TDout TDin 0
C35
5.76C25k3
0.72k2C22
C32
C22
0.01vin k22
TDout
TDin
1.2C15z
C25
(
0.48vin k3
)z
nI D
c p v45l[2.4C15
C25
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3Ｄ仿真机房建模摘要随着网络数据中心规模不断地发展壮大，数据中心能源的消耗也在不断的加剧。
为了更好地集中管理数据中心资源，和提供更高效的服务，建立绿色数据中心，我们对机房的散热和能耗，任务量分配及合理制冷的问题，做了如下简要分析探究。
首先，针对问题一，本文利用Matlab 软件对中心机房的热分布及流场进行仿真模拟，描绘出了附件1中相关数据的分布图，并求解得到该测试机放室内最高温度大约为55o C ，其位置坐标为(7.2,5.5,2.75)。
同时，对于问题二，本文采用微分方程和流体动力学模型，对中心机房内的温度场、密度场、风力场等进行分析，利用热传导和热流方程综合考虑每台机器的任务量和不同位置对温度的影响，得到一个热分布方程：()/y x z x y z Q Q QC Tdv Q dx Q dy Q dz r f T Q R x y zρβλ∂∂∂=++++++++∂∂∂ 通过这个方程，我们可以很方便知道机房内的任意一点温度。
同时，我们用附件2中的部分数据对我们的模型进行了检验，平均误差在10%以内。
紧接着，对于问题三，本文建立了任务分配模型。
我们运用Matlab 软件拟合出附件2中测试机房内的不同任务总量下，室内平均温度与总务量关系，即20.2817 1.57819.45aver T t t =-++并求出室内最高温度近似为室内平均温度的1.6倍，然后根据问题一中的热分布图，我们合理地给出4个机柜群对室内最高温度的贡献率。
通过使最高温度最小化来制定最优分配任务方案，建立微分方程模型，给出了分配任务的方案。
最后，针对问题四，本文建立了我们将机房多余产生的热量近似于制冷量，即sum cold Q Q ≈。
在此原理建立了入口风速与入口温度的关系，从而可以达到控制空调的送风速度和送风温度，使机房的温度趋于平衡，满足了机房设计C 级标准低于35℃。
关键词： 微分方程 流体动力学 热流方程由于高密度计算、多任务计算的需要，越来越多的高性能数据中心或互联网中心（DC、IDC）正逐渐建成。
在现代的数据中心内，由于刀片服务器成本与性价比高，体积小而被广泛使用。
由于自身能源与冷却条件限制，这类大规模的数据中心或许每年需要花费数百万美元，主要用于计算设备及系统冷却所需的能源费用。
因此有必要提高数据中心设备的能效，极大化数据中心的能源利用率及计算能力。
本文中已给出一个测试案例，并需要我们利用题中已给条件，解决以下问题（1）根据附件1的数据，绘出冷、热通道的热分布及流场分布图，并找出室内最高温度位置。
（2）建立描述该问题热分布的数学模型及算法，并与测试案例进行比较。
（3）如果定义该机房的总体任务量为1，需要根据我们的模型及附件1的流场数据，确定服务器实际任务量为0.8及0.5的最优任务分配方案，并给出室内最高温度。
（4）如果按照《电子信息系统机房设计规范》（附件3）C级要求控制机房温度，讨论服务器设计任务量一定条件下，如何控制空调的送风速度或送风温度（可以通过送风槽的出口风速与温度来描述）。
2、背景介绍社交网站、网上银行、话费详单查询、视频监控、企业人事管理系统、企业ERP……我们生活和工作所遇到的种种电子化应用都和现代数据中心有关，复杂多变的应用和庞大的数据量使得现代数据中心在电力和能源方面的消耗增长显着，严重的电力不足，使得数据中心机房凸显能耗危机，如同一场风暴的酝酿，绿色数据中心的概念已经从“起点”升至“沸点”。
绿色数据中心体现着：高效、可靠、安全、节能等四大主要方面，而目前很多机房由于各服务器任务分配不当以及供冷散热的不合理，造成机房局部温度过高，使得机房运转速率变慢，效率变低，并且引发安全隐患及能源浪费等一系列问题。
所以加强数据中心的设计和管理变得尤为重要。
目前绿色数据中心的设计在我国处于刚起步阶段，相关的工作很少，资源缺乏。
作为绿色数据中心设计的一个重要环节是利用源自服务器及环境温度的数据，刻画数据中心的热循环过程。
机房内热环境分析是绿色机房设计的主要步骤之一。
为了保证机房内设备健康运行，数据中心制冷系统必须根据机房内热点的温度（室内最高温度）向机房送配冷气。
而合理地给服务器分配工作任务，能够降低机房内热点的温度，达到节能目的。
所以建立数据中心的热分布方程算法及制定服务器的任务量分配方案，对我国绿色数据中心的设计和管理有重大的意义。
对于“绿色数据中心”的一些要求，结合题中条件，我们对题中四道问题做一下分析：在绘出冷热通道的热分布和流场分布图中，我们知道热分布实质是温度分布的表现，流场分布是气流的流动表现，所以我们通过利用题中已给的2、3通道数据结合二、三通道的位置坐标运用MATLAB，绘出冷热通道的热分布图，并找出温度最高点的位置坐标；而在流场分布中，我们通过分析气流运动的不同方向和气流速度大小绘出冷热通道在不同平面中的流场分布图。
在热分布模型中，我们通过分析可知，影响温度的因素有空间位置和各个服务器的任务量。
但是如果直接从空间位置和任务量着手较困难，于是我们引进密度场、风力场，浮力场来对温度进行宏观分析。
同时我们将每个机柜看作一个热源，每一点的空间温度进行微元化。
通过热源的产热来与任务量相联系，魏元体积与空间坐标相联系。
并且通过场的叠加来与产热相平衡从而得到温度关于空间位置和任务量的函数关系，并用求出该机房的热分布方程。
在任务分配中，我们建立任务分配模型，由于采样点在空间中均匀分布，我们首先通过题中附件2所给数据，将不同任务量下的机房内采样点温度求平均，得到机房内采样点的温度均值。
然后我们利用均值温度和采样点任务量拟合出温度与任务量的关系方程。
并且我们通过观察最高均值温度，比较最高均值温度与均值温度的关系，给出不同机柜对最高温度的贡献率。
从而通过使最高均值温度最小化从而制定不同的任务分配方案。
送风的速度和送风的温度是用来调节室内温度的，使得室内温度满足《电子信息系统机房设计规范》（附件3）C级要求控制机房温度。
而要想及控制室内温度又符合绿色机房概念，我们通过控制室内总的散热量小于或等于制冷量来实现，而制冷量与送风的速度、时间、以及送风的温度有关，从而通过建立相应的方程等式来控制送风的速度和送风温度。
4、模型假设●假设整个机房空间是密闭的，没有工作人员进出，机房门也没有被打开；●假设外墙及服务器散热面传热均匀，按照稳态传热处理，室内各传热表面之间忽视辐射影响。
●假设照明设备只有在有人停留或进入机房时才使用，所以人体散热和照明散散热相对很小，对机房整体温度不会有很大影响，可以忽略不计；●假设热区内空气满足牛顿内摩擦定律，即为牛顿流体；●热区内空气流动满足稳态湍流；5、模型建立与求解5.1问题一：5.1.1冷热通道的热分布问题一中需要我们运用题中给定的附件1数据绘出冷、热通道的热分布及流场分布及室内最高温度位置。
我们已知2、4通道为冷通道，1、3、5通道为热通道。
我们通过利用附件1中给定的2、3通道数据和附件2中的位置坐标数据，整理得到附表[1].然后运用MATLAB 绘出2、3通道的热分布图。
如下冷通道2热分布图yz0.511.522.53图1：冷通道2的热分布图图2：热通道3的热分布图热通道3热分布图yz0.511.522.53由上图中我们可以很明显的看到不同梯度的温度，并能得出热通道2中最高温度为53℃，而冷通道最高温度为39.6℃。
并算出在热通道2中最高温度的位置坐标为(7.2,5.5,2.75)，在冷通道3中最高温度的位置坐标为(5.1,2,2.2)。
5.1.2冷热通道的流场分布由分析可知，流场分布实质为空间中风的流动分布。
而风的流动主要体现在风的速度上，速度是矢量，既有方向又有速率。
我们知道分子热运动与温度有关，温度越高，运动越快。
在本题的三维空间中，既有热通道，又有冷通道，也就是既有热区也有冷区，我们利用当机柜任务量为0.5时，绘出整个机房三维空间的热分布情况，见下图：机柜均为0.5机房热分布y图3：机柜任务量均为0.5时的热分布由上图可看出：在空间热分布中，温度存在明显的分区和分层现象，由地面高度的升高，温度逐渐升高。
并且温度在2、4热通道的整体温度明显高于1、3、5冷通道。
所以在考虑流场分布时，我们画出了5幅不同高度xy面流场分布图、1幅xz面流场分布图、2幅yz面流场分布图。
8幅图如下y x高度为0.3m ，xy 面流场分布图y x高度为0.9m ，xy 面流场分布图图4：高度为0.3m ，xy 面的流场分布 图5：高度为0.9m ，xy 面的流场分布y x高度为1.5m ，xy 面流场分布图y x高度为2.1m ，xy 面流场分布图图6：高度为1.5m ，xy 面的流场分布 图7：高度为2.1m ，xy 面的流场分布y x高度为2.7m ，xy 面流场分布图xz热通道3与冷通道2，xz 面流场分布图图8：高度为2.7m ，xy 面流场分布 图9：冷热通道在xz 面流场分布1.111.030.9470.7460.6650.6250.5040.4630.5440.5840.4230.544yx冷通道2，yz 面流场分布图0.511.522.530.9580.8880.8170.7460.6760.6050.5340.6050.6760.6760.6050.7460.8170.7460.6050.464yz热通道3，yz 面流场分布图0.511.522.53图10：冷通道2，yz 面的流场分布 图 11：热通道3，yz 面的流场分布5.2问题二 5.2.1相关背景随着电子计算机产品集成化程度、运行速度的提高，单位面积散热量大幅增长，机房热负荷明显增大[2,4]，在数据机房新建和改造中，机房服务器的散热以及空调系统的节能成为目前研究的重点。
所以我们有必要对机房内的热分布情况建立模型和算法5.2.2模型准备我们对某市的虚拟机房进行模拟计算，建立相关数学模型以及对机房内的温度分布特征的分析。
由于服务器在机架中一般采用采用面对面，背靠背[5]的形式放置，机架中未装服务器的垂直空间均安装挡板。
因此可将整个机房分成两类区域：一类由空调送风口至各服务器进风口组成的区域，此区域内气流温度较低，定义为冷区；另外一类由空调送风口、服务器出风口至空调回风通道进口组成的区域，主要利用空调送风引导服务器排出的热风，使之顺利流向空调回风通道，此区域气流平均温度较高，定义为热区。
图12测试机房虚拟示意图yx该测试机房高3.2米，，每个机柜群长6.4米，深0.8米， 高2米，由8个同样的机柜组成，每个机柜由5个机架构成（共160个机架）。
通道2与4是冷通道，空调制冷系统将冷气送到冷通道，各机柜的服务器从冷通道吸入冷气。
通道1,3,5是热通道，服务器将热量排入热通道，再通过排风系统排出，循环进入空调顶部。