水冷型热管散热器在服务器中的应用研究及性能优化

发布时间：2017-09-23 19:30

  本文关键词：水冷型热管散热器在服务器中的应用研究及性能优化

  更多相关文章： 服务器 散热 热管 水冷板 水冷 Fluent

【摘要】：随着信息社会的高速发展,数据中心的建设不断加快。在服务器的计算能力不断增强,集成度不断增大的同时,也面临着阻碍其发展的问题。高热流密度的服务器的散热系统存在着能耗大、散热能力不足等问题。为了满足高热流密度的服务器的工作需求,本文提出了一种水冷型热管散热器方案,通过在安装在服务器内部的水冷型热管散热器,将服务器内部的热量通过热管导出到服务器外部的水冷板当中,并通过数据中心内的管道系统的冷却水进行冷却。文中叙述了水冷型热管散热器的制造方案以及具体的工艺流程,并分析了该散热器结构的热阻组成。发现热管、水冷板的热阻大小是影响散热器性能的关键参数。从热管与水冷板的传热性能着手进行优化。对于热管,通过对比在不同吸液芯、注液率下,热管的极限传热功率、热阻及工作温度范围的变化规律,发现对于具有重力辅助工质回流的长热管,应采用渗透率高,液体流动阻力小的吸液芯结构;在注液率为80%-160%范围内,随着注液率的增大,热管的极限传热功率增大。但与此同时,较大的注液率会使热管冷凝末端发生堵塞现象,使热管的热阻增大,因此,在满足传热功率要求的前提下,应尽量采用低的注液率;在冷却温度为10℃-50℃的范围内,热管的极限传热功率随温度的降低而降低,由于在低温时热管工质的粘性增大,增大了工质的回流阻力,因此热管在10℃的冷却温度时只有5-20W的极限传热功率。对于水冷板,采用Fluent软件对比了三种不同槽道结构的水冷板,在温度分布、流动压力损失等方面进行比较,发现采用串并联的槽道结构比单纯的串联结构槽道,具有更好的传热效果以及阻力特性。最后,测试了优化后的水冷型热管散热器在实际服务器中的应用情况,并将其与风冷散热器进行比较,发现在环境温度为Ta=25℃的情况下,采用水冷型热管散热器能使CPU的满载温度降低20℃左右,在额定的水冷条件下,散热器的总热阻为0.0843℃/W。经过以上分析,发现采用水冷型热管散热器能够有效地对服务器进行散热,并且在实际的应用当中运行良好。该散热器结构为提高数据中心散热效率提出一种具有可行性的方法。
【关键词】：服务器 散热 热管 水冷板 水冷 Fluent
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172.4;TP368.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 数据中心服务器散热方法研究现状12-18
• 1.2.1 传统服务器的散热方法12-13
• 1.2.2 新型数据中心服务器散热方法13-15
• 1.2.3 数据中心空调系统优化15
• 1.2.4 采用CFD技术对机房的分析优化15-16
• 1.2.5 服务器热管散热技术16-17
• 1.2.6 水冷技术在服务器上的应用17-18
• 1.3 水冷型热管散热器散热原理18-20
• 1.4 论文研究目标和研究内容20-22
• 1.4.1 选题来源20
• 1.4.2 论文的研究目标20
• 1.4.3 主要研究内容与研究方法20-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第二章 水冷型热管散热器的结构及其制造工艺23-36
• 2.1 水冷型热管散热器结构简述23-25
• 2.2 水冷型热管散热器的制造工艺25-32
• 2.2.1 热管的制造工艺25-27
• 2.2.2 水冷板的制造工艺27-30
• 2.2.3 散热器的整体组装工艺30-32
• 2.3 散热器热阻分配情况32-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 热管性能优化及实验分析36-58
• 3.1 实验热管简介36-44
• 3.1.1 实验研究对象36-37
• 3.1.2 热管的基本工作原理37-39
• 3.1.3 实验热管的吸液芯结构参数39-42
• 3.1.4 实验热管的注液率42-44
• 3.2 测试平台及测试方法44-47
• 3.2.1 测试平台结构及测试原理44-46
• 3.2.2 热管测试软件程序46-47
• 3.3 热管性能测试实验47-49
• 3.3.1 热管实验测试目的47
• 3.3.2 热管实验测试环境47
• 3.3.3 热管实验测试步骤47-49
• 3.4 测试结果及理论分析49-56
• 3.4.1 吸液芯对热管极限传热功率的影响49-50
• 3.4.2 冷却水温对热管极限传热功率的影响50-51
• 3.4.3 注液率对热管的影响51-54
• 3.4.4 注液率对热管热阻的影响54-56
• 3.5 本章小结56-58
• 第四章 水冷板结构优化与模拟分析58-73
• 4.1 水冷板结构设计58-62
• 4.1.1 水冷板简介58
• 4.1.2 水冷板的对流传热强化机理分析58-60
• 4.1.3 水冷板的结构设计方案60-62
• 4.2 水冷板换热能力分析校验62-64
• 4.3 水冷板模拟分析64-72
• 4.3.1 水冷板的模拟步骤65-67
• 4.3.2 水冷板模拟结果67-69
• 4.3.3 模拟结果整理及分析69-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 散热器在服务器上的应用效果分析73-81
• 5.1 服务器的测试平台73-74
• 5.2 服务器测试方案及步骤74-77
• 5.3 实验结果与分析77-80
• 5.3.1 风冷散热器与水冷型热管散热器效果比较77-78
• 5.3.2 环境温度与进水温度对CPU温度的影响78-80
• 5.4 本章小结80-81
• 结论81-84
• 参考文献84-88
• 附录88-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-92
• 致谢92-93
• 附件93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 于晓冰;靳松;;基站机房内环境温度提升的研究[J];电信工程技术与标准化;2008年12期

2 肖宏志;刘一兵;;微型热管传热极限的研究[J];低温与超导;2010年05期

3 诸凯;李媛媛;陆佩强;;用于高热流密度器件冷却的热管散热器实验研究[J];低温与超导;2011年01期

4 吕永超;杨双根;;电子设备热分析、热设计及热测试技术综述及最新进展[J];电子机械工程;2007年01期

5 柯玲，陈远国，，谢欢德;低温水热管的特性研究[J];重庆大学学报(自然科学版);1995年03期

6 钱晓栋;李震;李志信;;数据机房热管空调系统的实验研究[J];工程热物理学报;2012年07期

7 张文健;王歌;陈水锋;;基于服务器散热系统的数据中心节能研究[J];电信快报;2014年09期

8 杨苹;肖莹;简弃非;罗学维;刘文飞;;通信机房的气流组织特性与空调冷量调配方案[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年11期

9 李勇;陈春燕;揭志伟;曾志新;;铜粉粒径对烧结式热管传热性能的影响[J];华南理工大学学报(自然科学版);2012年03期

10 简弃非;魏蕤;颜永明;杨苹;;通信机房气流组织的模拟与分析[J];节能技术;2009年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 李鹏芳;铜粉混合铜纤维微热管的制造工艺及其传热性能分析[D];华南理工大学;2011年

2 孙志君;新型CPU集成热管散热技术研究[D];大连理工大学;2006年

3 张烈锋;热管传热性能检测系统及其检测评估方法[D];上海交通大学;2007年

4 蒋贤国;高热密度服务器机柜液冷系统的分析和实验研究[D];北京工业大学;2012年

5 王强;大功率集成LED翅片式重力热管散热器的传热特性研究[D];重庆大学;2012年

6 刘宁;液冷系统中流体流动及换热特性的研究[D];南京理工大学;2013年

7 何恒飞;压扁型超薄烧结式微热管制造方法及性能分析[D];华南理工大学;2014年

本文编号：907124