CN113761758A - 一种水冷头散热器散热性能优化方法、散热器及服务器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及散热器技术领域,公开了一种水冷头散热器散热性能优化方法、散热器及服务器,本申请通过将进水温度、微通道翅片参数作为待优化参数,设置各待优化参数的调节值范围并建立水冷头散热器的散热模型,在稳定其中一参数的情况下调节另一参数并测试相应的散热性能,最终确定参数的优化值。本申请能够实现水冷头散热器参数优化值的有效选取,通过该参数优化值设计的水冷头散热器能够满足所需的散热性能要求。
Description
技术领域
本申请涉及散热器技术领域,尤其涉及一种水冷头散热器散热性能优化方法、散热器及服务器。
背景技术
随着通讯行业的发展,服务器里的芯片功耗不断的突破极限。芯片功耗的提升,对散热器的散热能力的要求越来越高。
目前常用水冷头散热器对芯片进行散热,水冷头散热器包括水冷头上盖、水冷头底座和微通道翅片,水冷头底座靠近需要散热的芯片,水冷头上盖和水冷头底座之间形成封闭腔体,在水冷头上盖上设置有进水口和出水口,水冷头底座上设置该微通道翅片,冷却介质从进水口流入,然后在微通道翅片形成的通路中穿行后从出水口流出,并将芯片传导到微通道翅片的热量带出,实现散热。
输入到水冷头散热器进水口处的冷却介质温度(即进水温度)、微通道翅片的厚度和数量等参数会影响到水冷头散热器的散热效率。如何有效地选取水冷头散热器的参数的具体值,一直是水冷头散热器设计的难题。
发明内容
为此,本申请实施例的目的在于,提供一种水冷头散热器散热性能优化方法、散热器及服务器,解决水冷头散热器参数优化值的有效选取的技术问题,通过该参数优化值设计使水冷头散热器能够满足所需的散热性能要求。
为达到上述目的,本申请采用如下技术方案:
本申请第一方面提供了一种水冷头散热器散热性能优化方法,所述方法包括:
将进水温度、微通道翅片参数作为待优化参数,设置各待优化参数的调节值范围;
建立水冷头散热器的散热模型,将所述散热模型中的微通道翅片参数保持至最小调节值;在进水温度对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的进水温度,得到不同进水温度所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的进水温度为最优进水温度值;
若所述最优进水温度值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、微通道翅片参数相应的最小调节值作为参数优化值。
根据本申请第一方面的一种能够实现的方式,所述方法还包括:
若最优进水温度值对应的散热性能不满足预置散热性能要求,将所述散热模型中的进水温度保持为所述最优进水温度值;
在微通道翅片参数对应的调节值范围内,改变微通道翅片参数以使散热性能满足所述预置散热性能要求。
根据本申请第一方面的一种能够实现的方式,所述微通道翅片参数包括第一参数,所述改变微通道翅片参数以使散热性能满足所述预置散热性能要求,包括:
在第一参数对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的第一参数,得到不同第一参数所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的第一参数为最优第一参数值;
若所述最优第一参数值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、所述最优第一参数值作为参数优化值。
根据本申请第一方面的一种能够实现的方式,所述微通道翅片参数还包括第二参数,所述方法还包括:
若最优第一参数值对应的散热性能不满足预置散热性能要求,将所述散热模型中的进水温度保持为所述最优进水温度值,以及将所述第一参数保持为最优第一参数值,在第二参数对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的第二参数,得到不同第二参数所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的第二参数为最优第二参数值;
若所述最优第二参数值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、最优第一参数值和最优第二参数值作为参数优化值。
根据本申请第一方面的一种能够实现的方式,
所述第一参数为微通道翅片的厚度,所述第二参数为微通道翅片的间距;
或者,
所述第一参数为微通道翅片的数量,所述第二参数为微通道翅片的厚度。
根据本申请第一方面的一种能够实现的方式,将微通道翅片参数对应的调节值范围至少分为两个调节值区间,每个调节值区间的平均值关联一参数调整比例阈值,所述改变微通道翅片参数的方式包括:
若最优进水温度值对应的散热性能不满足预置散热性能要求,计算参数调整比例:
确定与所述参数调整比例最接近的参数调整比例阈值,将所述最接近的参数调整比例阈值关联的平均值作为调节值;
从所述调节值开始逐步提高微通道翅片参数的具体值。
本申请第二方面提供了一种散热器,所述散热器利用如上述任一项实施例所述的一种水冷头散热器散热性能优化方法获得。
本申请第三方面提供一种服务器,所述服务器包括如上所述的散热器。
本申请第四方面实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现如上述任一项实施例所述的一种水冷头散热器散热性能优化方法。
与现有技术相比,本申请至少具有以下有益技术效果:
本申请所述的水冷头散热器散热性能优化方法、散热器及服务器通过将进水温度、微通道翅片参数作为待优化参数,设置各待优化参数的调节值范围并建立水冷头散热器的散热模型,在稳定其中一参数的情况下调节另一参数并测试相应的散热性能,最终确定参数的优化值,实现水冷头散热器参数优化值的有效选取,通过该参数优化值设计的水冷头散热器能够满足所需的散热性能要求。
附图说明
图1是本申请提供的一种水冷头散热器散热性能优化方法的一个优选实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请说明数中的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1所示为本申请提供的一种水冷头散热器散热性能优化方法的一个优选实施例的流程示意图。
如图1所示,所述方法包括:
S1:将进水温度、微通道翅片参数作为待优化参数,设置各待优化参数的调节值范围。
可根据水冷头散热器的相关设计规范设定各待优化参数的调节值范围。在一些实施例中,设置进水温度的调节值范围为12℃~40℃。
S2:建立水冷头散热器的散热模型,将所述散热模型中的微通道翅片参数保持至最小调节值;在进水温度对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的进水温度,得到不同进水温度所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的进水温度为最优进水温度值。
其中,可使用相关的仿真软件建立水冷头散热器的散热模型,该相关的仿真软件可以是有限元分析软件。
在建立水冷头散热器的散热模型时,还需要设置其他参数类似环境温度、CPU功耗、进水流量、冷却介质类型等的初始仿真条件,该初始仿真条件可根据被散热体的散热需要进行预先设置。
具体地,例如双路1U服务器中的芯片,芯片的功耗为400W,基板厚度为3mm,为更好地得到最优进水温度值,避免其他因素严重影响水冷头散热器对该双路1U服务器中的芯片的散热性能,作为一种有利的选择,本实施例设置该CPU功耗的仿真值为400W,仿真环境温度为40℃,仿真基板厚度为3mm,进水流量为1LPM(升/分钟),冷却介质类型为25%乙二醇水溶液。
S3:若所述最优进水温度值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、微通道翅片参数相应的最小调节值作为参数优化值。
需要说明的是,所称的“水冷头散热器”实际上是一种本领域内的惯用名称,并非限定其内部流通的参与换热的冷却介质仅为水。参与换热的介质也可以是其他冷却液。
本申请实施例实现了水冷头散热器参数优化值的有效选取,通过该参数优化值设计的水冷头散热器能够满足所需的散热性能要求。
在一些实施例中,所述方法还包括:
若最优进水温度值对应的散热性能不满足预置散热性能要求,将所述散热模型中的进水温度保持为所述最优进水温度值;
在微通道翅片参数对应的调节值范围内,改变微通道翅片参数以使散热性能满足所述预置散热性能要求。
在一些实施例中,所述微通道翅片参数包括第一参数,所述改变微通道翅片参数以使散热性能满足所述预置散热性能要求,包括:
在第一参数对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的第一参数,得到不同第一参数所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的第一参数为最优第一参数值;
若所述最优第一参数值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、所述最优第一参数值作为参数优化值。
在一些实施例中,所述微通道翅片参数还包括第二参数,所述方法还包括:
若最优第一参数值对应的散热性能不满足预置散热性能要求,将所述散热模型中的进水温度保持为所述最优进水温度值,以及将所述第一参数保持为最优第一参数值,在第二参数对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的第二参数,得到不同第二参数所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的第二参数为最优第二参数值;
若所述最优第二参数值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、最优第一参数值和最优第二参数值作为参数优化值。
在一些实施例中,所述第一参数为微通道翅片的厚度,所述第二参数为微通道翅片的间距;
或者,
所述第一参数为微通道翅片的数量,所述第二参数为微通道翅片的厚度。
在一些实施例中,改变微通道翅片的数量的方式可以是:从初始值开始逐步增加微通道翅片的片数,例如每次增加1片微通道翅片的片数。
改变微通道翅片的厚度的方式是:从初始值开始逐步增大微通道翅片的厚度。作为一种有利的选择,增加厚度时每次增加0.05mm。
在一些实施例中,设置微通道翅片的数量的调节值范围为80~100pcs。在一些实施例中,设置微通道翅片的厚度的调节值范围为0.1~0.35mm。
本申请上述实施例在通过调节进水温度不能够满足散热要求时,进一步通过调节微通道翅片参数的方式实现水冷头散热器的优化。
若水冷头散热器的微通道翅片的尺寸有明显限制,则按照本申请上述实施例的方法进行逐步优化可控制微通道翅片的尺寸逐步增加,从而获得较佳的优化参数。
在一些实施例中,采用芯片最大壳温来衡量所述散热性能,若所述芯片最大壳温不超过芯片最大壳温阈值,判定散热性能满足预置散热性能要求。
其中,可以通过芯片最大结温和结壳热阻计算得芯片最大壳温阈值。例如上述双路1U服务器中的芯片,其最大结温为90℃,结壳热阻为0.075W/(k·m),按照下列公式计算得到芯片最大壳温阈值为60℃:
在另一些实施例中,将微通道翅片参数对应的调节值范围至少分为两个调节值区间,每个调节值区间的平均值关联一参数调整比例阈值,所述改变微通道翅片参数的方式包括:
若最优进水温度值对应的散热性能不满足预置散热性能要求,计算参数调整比例:
确定与所述参数调整比例最接近的参数调整比例阈值,将所述最接近的参数调整比例阈值关联的平均值作为调节值;
从所述调节值开始逐步提高微通道翅片参数的具体值。
与所述参数调整比例最接近的参数调整比例阈值,指的是:在各参数调整比例阈值与所述参数调整比例的差值中,差值最小对应的参数调整比例阈值。
本申请实施例根据最优进水温度值对应的散热性能与预置散热性能要求之间的差距确定微通道翅片参数调节的起始值,能够提高参数优化的效率。
本申请第二方面实施例一种散热器,所述散热器利用如上述任一项实施例所述的一种水冷头散热器散热性能优化方法获得。
本申请第三方面提供一种服务器,所述服务器包括如上所述的散热器。
散热器和服务器均具备以上提及的有益效果,在此不再赘述。
本申请第四方面实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现如上述任一项实施例所述的一种水冷头散热器散热性能优化方法。
所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上所述是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种水冷头散热器散热性能优化方法,其特征在于,所述方法包括:
将进水温度、微通道翅片参数作为待优化参数,设置各待优化参数的调节值范围;
建立水冷头散热器的散热模型,将所述散热模型中的微通道翅片参数保持至最小调节值;在进水温度对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的进水温度,得到不同进水温度所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的进水温度为最优进水温度值;
若所述最优进水温度值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、微通道翅片参数相应的最小调节值作为参数优化值。
2.根据权利要求1所述的水冷头散热器散热性能优化方法,其特征在于,所述方法还包括:
若最优进水温度值对应的散热性能不满足预置散热性能要求,将所述散热模型中的进水温度保持为所述最优进水温度值;
在微通道翅片参数对应的调节值范围内,改变微通道翅片参数以使散热性能满足所述预置散热性能要求。
3.根据权利要求2所述的水冷头散热器散热性能优化方法,其特征在于,所述微通道翅片参数包括第一参数,所述改变微通道翅片参数以使散热性能满足所述预置散热性能要求,包括:
在第一参数对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的第一参数,得到不同第一参数所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的第一参数为最优第一参数值;
若所述最优第一参数值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、所述最优第一参数值作为参数优化值。
4.根据权利要求3所述的水冷头散热器散热性能优化方法,其特征在于,所述微通道翅片参数还包括第二参数,所述方法还包括:
若最优第一参数值对应的散热性能不满足预置散热性能要求,将所述散热模型中的进水温度保持为所述最优进水温度值,以及将所述第一参数保持为最优第一参数值,在第二参数对应的调节值范围内,改变所述散热模型中的第二参数,得到不同第二参数所对应的散热性能,从中确定散热性能最优的第二参数为最优第二参数值;
若所述最优第二参数值对应的散热性能满足预置散热性能要求,将所述最优进水温度值、最优第一参数值和最优第二参数值作为参数优化值。
5.根据权利要求4所述的水冷头散热器散热性能优化方法,其特征在于,
所述第一参数为微通道翅片的厚度,所述第二参数为微通道翅片的间距;
或者,
所述第一参数为微通道翅片的数量,所述第二参数为微通道翅片的厚度。
7.一种散热器,其特征在于,所述散热器利用如权利要求1-6任意一项所述的水冷头散热器散热性能优化方法获得。
8.一种服务器,其特征在于,所述服务器包括如权利要求7所述的散热器。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的水冷头散热器散热性能优化方法。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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