本文關鍵詞：水冷型熱管散熱器在服務器中的應用研究及性能優(yōu)化

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【摘要】：隨著信息社會的高速發(fā)展,數據中心的建設不斷加快。在服務器的計算能力不斷增強,集成度不斷增大的同時,也面臨著阻礙其發(fā)展的問題。高熱流密度的服務器的散熱系統(tǒng)存在著能耗大、散熱能力不足等問題。為了滿足高熱流密度的服務器的工作需求,本文提出了一種水冷型熱管散熱器方案,通過在安裝在服務器內部的水冷型熱管散熱器,將服務器內部的熱量通過熱管導出到服務器外部的水冷板當中,并通過數據中心內的管道系統(tǒng)的冷卻水進行冷卻。文中敘述了水冷型熱管散熱器的制造方案以及具體的工藝流程,并分析了該散熱器結構的熱阻組成。發(fā)現熱管、水冷板的熱阻大小是影響散熱器性能的關鍵參數。從熱管與水冷板的傳熱性能著手進行優(yōu)化。對于熱管,通過對比在不同吸液芯、注液率下,熱管的極限傳熱功率、熱阻及工作溫度范圍的變化規(guī)律,發(fā)現對于具有重力輔助工質回流的長熱管,應采用滲透率高,液體流動阻力小的吸液芯結構;在注液率為80%-160%范圍內,隨著注液率的增大,熱管的極限傳熱功率增大。但與此同時,較大的注液率會使熱管冷凝末端發(fā)生堵塞現象,使熱管的熱阻增大,因此,在滿足傳熱功率要求的前提下,應盡量采用低的注液率;在冷卻溫度為10℃-50℃的范圍內,熱管的極限傳熱功率隨溫度的降低而降低,由于在低溫時熱管工質的粘性增大,增大了工質的回流阻力,因此熱管在10℃的冷卻溫度時只有5-20W的極限傳熱功率。對于水冷板,采用Fluent軟件對比了三種不同槽道結構的水冷板,在溫度分布、流動壓力損失等方面進行比較,發(fā)現采用串并聯(lián)的槽道結構比單純的串聯(lián)結構槽道,具有更好的傳熱效果以及阻力特性。最后,測試了優(yōu)化后的水冷型熱管散熱器在實際服務器中的應用情況,并將其與風冷散熱器進行比較,發(fā)現在環(huán)境溫度為Ta=25℃的情況下,采用水冷型熱管散熱器能使CPU的滿載溫度降低20℃左右,在額定的水冷條件下,散熱器的總熱阻為0.0843℃/W。經過以上分析,發(fā)現采用水冷型熱管散熱器能夠有效地對服務器進行散熱,并且在實際的應用當中運行良好。該散熱器結構為提高數據中心散熱效率提出一種具有可行性的方法。
【關鍵詞】：服務器 散熱 熱管 水冷板 水冷 Fluent
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK172.4;TP368.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 數據中心服務器散熱方法研究現狀12-18
• 1.2.1 傳統(tǒng)服務器的散熱方法12-13
• 1.2.2 新型數據中心服務器散熱方法13-15
• 1.2.3 數據中心空調系統(tǒng)優(yōu)化15
• 1.2.4 采用CFD技術對機房的分析優(yōu)化15-16
• 1.2.5 服務器熱管散熱技術16-17
• 1.2.6 水冷技術在服務器上的應用17-18
• 1.3 水冷型熱管散熱器散熱原理18-20
• 1.4 論文研究目標和研究內容20-22
• 1.4.1 選題來源20
• 1.4.2 論文的研究目標20
• 1.4.3 主要研究內容與研究方法20-22
• 1.5 本章小結22-23
• 第二章 水冷型熱管散熱器的結構及其制造工藝23-36
• 2.1 水冷型熱管散熱器結構簡述23-25
• 2.2 水冷型熱管散熱器的制造工藝25-32
• 2.2.1 熱管的制造工藝25-27
• 2.2.2 水冷板的制造工藝27-30
• 2.2.3 散熱器的整體組裝工藝30-32
• 2.3 散熱器熱阻分配情況32-34
• 2.4 本章小結34-36
• 第三章 熱管性能優(yōu)化及實驗分析36-58
• 3.1 實驗熱管簡介36-44
• 3.1.1 實驗研究對象36-37
• 3.1.2 熱管的基本工作原理37-39
• 3.1.3 實驗熱管的吸液芯結構參數39-42
• 3.1.4 實驗熱管的注液率42-44
• 3.2 測試平臺及測試方法44-47
• 3.2.1 測試平臺結構及測試原理44-46
• 3.2.2 熱管測試軟件程序46-47
• 3.3 熱管性能測試實驗47-49
• 3.3.1 熱管實驗測試目的47
• 3.3.2 熱管實驗測試環(huán)境47
• 3.3.3 熱管實驗測試步驟47-49
• 3.4 測試結果及理論分析49-56
• 3.4.1 吸液芯對熱管極限傳熱功率的影響49-50
• 3.4.2 冷卻水溫對熱管極限傳熱功率的影響50-51
• 3.4.3 注液率對熱管的影響51-54
• 3.4.4 注液率對熱管熱阻的影響54-56
• 3.5 本章小結56-58
• 第四章 水冷板結構優(yōu)化與模擬分析58-73
• 4.1 水冷板結構設計58-62
• 4.1.1 水冷板簡介58
• 4.1.2 水冷板的對流傳熱強化機理分析58-60
• 4.1.3 水冷板的結構設計方案60-62
• 4.2 水冷板換熱能力分析校驗62-64
• 4.3 水冷板模擬分析64-72
• 4.3.1 水冷板的模擬步驟65-67
• 4.3.2 水冷板模擬結果67-69
• 4.3.3 模擬結果整理及分析69-72
• 4.4 本章小結72-73
• 第五章 散熱器在服務器上的應用效果分析73-81
• 5.1 服務器的測試平臺73-74
• 5.2 服務器測試方案及步驟74-77
• 5.3 實驗結果與分析77-80
• 5.3.1 風冷散熱器與水冷型熱管散熱器效果比較77-78
• 5.3.2 環(huán)境溫度與進水溫度對CPU溫度的影響78-80
• 5.4 本章小結80-81
• 結論81-84
• 參考文獻84-88
• 附錄88-90
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果90-92
• 致謝92-93
• 附件93

【參考文獻】

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