使用軟體 : Simcenter Flomaster & FLOEFD

引言

隨著資料中心能耗的持續增長，浸沒式冷卻技術正成為實現可持續高性能的關鍵。作為浸沒式冷卻領域的創新領導者，荷蘭 Asperitas 面臨著一個核心挑戰：如何在複雜的高性能浸沒式冷卻系統中，實現精確且經濟高效的流量測量。依託西門子Simcenter先進模擬技術，Asperitas 不僅成功解決了浸沒式冷卻系統中的流量測量難題，還加速了產品開發，實現了更精確、更經濟高效的設計與驗證。

挑戰：傳統流量測量的瓶頸

在浸沒式冷卻這類精密系統中，傳統的流量測量方法存在諸多痛點：

• 高成本與強侵入性：商用流量感測器通常價格昂貴、體積龐大，且安裝複雜，對封閉系統造成顯著干擾。
• 漫長且低效的物理測試：傳統感測器物理測試週期長達數周，嚴重拖延產品開發進程。
• 技術複雜性：精確定義孔口直徑、定位收縮斷面再附著點，以及確保壓力感測器的正確位置和量程，均需極高精度。
• 模擬驗證難度：針對此類精細場景的模擬驗證本身也增加了額外的複雜性。

解決方案：無縫集成的 Simcenter 一維及三維 CFD 分析

• Simcenter FLOEFD：元件級三維計算流體動力學 (CFD) 分析， Asperitas 利用 Simcenter FLOEFD 進行詳細的 3D CFD 分析，精確計算孔口（orifice）的壓降，並推導出關鍵的流量係數。

感測器位置優化 FLOEFD 模型

• Simcenter Flomaster：系統級一維 CFD 模擬，Simcenter FLOEFD 匯出的資料隨後被無縫集成至 Simcenter Flomaster，進行全面的1D 系統級模擬。這使得 Asperitas 能夠全面評估整個冷卻系統的性能，包括系統壓力精確計算。

系統壓力計算 Flomaster 模型

• 間接測量與驗證：該方法通過 CFD 計算壓降，進而精准反算體積流量。這些計算結果與模擬輸入進行比對，量化誤差，並驗證整個間接測量方法的準確性。
• 優化設計與感測器佈局：該集成平臺支持廣泛的“假設”分析和參數研究，極大地優化了孔口設計和壓力感測器放置，確保了最高的測量精度。

效益：資料驅動的效率飛躍

通過 Simcenter 的強大支持，Asperitas 取得了以下顯著成果：

• 開發週期大幅縮短：在不到一周的時間內成功運行了 80 多個模擬案例，與傳統物理測試（可能耗時一個多月）相比，效率提升了數倍。
• 極具成本效益：無需昂貴的硬體原型和物理測試，通過預測壓差產生的流量，實現了最小干擾且成本效益極高的流量測量。
• 精准決策支援：基於資料驅動的模擬結果，優化感測器選擇與佈局，確保系統驗證的準確性。
• 全面系統洞察：能夠精確驗證系統的實際能源使用效率（PUE），確保冷卻系統達到最佳性能。

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