CN117573482A - 一种服务器及其气动噪声和散热优化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种服务器及其气动噪声和散热优化控制系统，涉及服务器技术领域，为解决散热性能与噪声的平衡问题，包括散热风扇、温度检测模块、噪声检测模块、功耗检测模块、控制器和相变导风罩；散热风扇的气动面积可调；温度检测模块用于检测机箱温度；噪声检测模块用于检测机箱噪声；功耗检测模块用于获取服务器当前运行程序的负载需求；控制器用于调节散热风扇的工况，并在内部噪声达到预设阈值时，根据负载需求分析各服务器组件的最低运行功率，并据此调节各服务器组件的当前功率。相变导风罩用于导流并通过相变材料吸热。本发明能够在保证散热风扇产生足够的散热性能的基础上，尽量降低散热风扇产生的噪声，实现散热性能与噪声之间的平衡。

Description

一种服务器及其气动噪声和散热优化控制系统

技术领域

本发明涉及服务器技术领域，特别涉及一种服务器及其气动噪声和散热优化控制系统。

背景技术

服务器是电子设备中的重要组成部分，主要用于提供计算服务。根据服务器提供的服务类型不同，主要分为文件服务器、数据库服务器、应用程序服务器、网页服务器等。服务器的主要构成包括机箱、主板、CPU（Central Processing Unit，中央处理器单元）、GPU（Graphic Processing Unit，图形处理器单元）、硬盘、内存、电源、散热器等，与通用的计算机架构类似。

随着服务器等电子设备的配置和性能越来越强大，对散热性能的需求也越来越高。服务器中的服务器组件温度过高是最常遇到的产品失效原因之一，实际应用中，几乎所有电子元器件失效的直接原因都是封装温度过高。

目前，常规的服务器仍然主要通过强制通风的风冷散热方式实现对各个服务器组件的散热，仅有部分发热量过大的服务器组件需要额外利用液冷散热等其余散热方式进行辅助散热。在结构非常紧凑和集成度非常高的电子设备中，几何尺寸和增加对流换热效率是产品的核心竞争力之一，在服务器架构确定的情况下，风扇性能是最有效地增加对流换热效率的因素。

在现有技术中，为尽量提高风扇性能，传统服务器往往在机箱内同时设置数量更多、规格更大且功率更高的散热风扇，以加速热对流的方式对服务器组件进行热交换，降低服务器组件的温度。然而，通过使用规格更大且功率更高的散热风扇或增加散热风扇的数量的方式来提高散热效率，当散热风扇数量增加到一定程度或者功率提高到一定程度时，散热风扇在运行过程中产生的噪声将会非常巨大，而数据中心通常对服务器的运行噪声有严格要求。反之，若为了将服务器的噪声控制在要求范围内，则在现有技术中，必须将单个散热风扇的功率限制在一定范围内，以降低扇叶的转速，进而降低扇叶旋转时产生的噪声。在散热风扇的数量一定的情况下，此举会导致散热性能大幅下降，进而导致服务器的温度可能无法下降到预期目标。总之，现有技术中的散热控制系统，难以实现散热性能与噪声之间的平衡。

因此，如何在保证散热风扇产生足够的散热性能的基础上，尽量降低散热风扇产生的噪声，实现散热性能与噪声之间的平衡，是本领域技术人员面临的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种服务器及其气动噪声和散热优化控制系统，能够在保证散热风扇产生足够的散热性能的基础上，尽量降低散热风扇产生的噪声，实现散热性能与噪声之间的平衡。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气动噪声和散热优化控制系统，包括散热风扇、温度检测模块、噪声检测模块、功耗检测模块、控制器以及相变导风罩；

所述散热风扇设置于服务器的机箱内，用于对安装于所述机箱内的各服务器组件进行散热，且所述散热风扇的气动面积可调；

所述温度检测模块用于检测所述机箱的内部温度；

所述噪声检测模块用于检测所述机箱的内部噪声；

所述功耗检测模块用于获取服务器当前运行程序的负载需求；

所述控制器用于根据所述温度检测模块的检测值调节所述散热风扇的工况，并在所述噪声检测模块的检测值是否达到预设阈值时，根据所述功耗检测模块获取的检测结果分析各服务器组件的最低运行功率，并据此将各服务器组件的当前功率调整至对应的最低运行功率；

所述相变导风罩用于对所述散热风扇产生的气流进行导流，并通过相变材料吸收服务器组件的热量。

在一些具体实施例中，所述功耗检测模块设置于所述机箱内并与主板上的基板管理控制器形成信号连接，用于从所述基板管理控制器中获取服务器当前运行程序的负载需求和各服务器组件的实时功率。

在一些具体实施例中，所述散热风扇包括主驱动电机、与所述主驱动电机的输出轴动力连接的安装柱，以及设置于所述安装柱上的扇叶；

所述控制器包括风扇控制模块，所述风扇控制模块与所述主驱动电机的控制端信号连接，用于根据所述温度检测模块的检测值控制所述主驱动电机的转速。

在一些具体实施例中，所述扇叶可径向伸缩地嵌设于所述安装柱的外圆面内，且在所述噪声检测模块的检测值达到预设阈值时，所述风扇控制模块控制所述扇叶沿径向朝外伸出。

在一些具体实施例中，所述散热风扇还包括设置于所述安装柱的内腔中的辅驱动电机、与所述辅驱动电机的输出轴相连的丝杆、与所述丝杆螺纹连接的调节滑块，所述调节滑块可滑动地嵌设于所述安装柱的内腔中，且所述调节滑块与所述扇叶的内端相连，所述辅驱动电机的控制端与所述风扇控制模块信号连接。

在一些具体实施例中，所述控制器还包括扇叶优化模块，所述扇叶优化模块用于对所述扇叶的外缘形状通过虚拟建模软件进行仿真测试，以加强所述扇叶的气动性能。

在一些具体实施例中，所述控制器还包括清灰控制模块，所述清灰控制模块与所述主驱动电机信号连接，用于按照预设周期使所述主驱动电机进行反转。

在一些具体实施例中，所述相变导风罩安装于所述机箱内；

所述相变导风罩包括罩体、开设于所述罩体上的多个散热流道，以及设置于所述散热流道内的相变板，所述散热流道用于将所述散热风扇产生的冷风引导至对应的服务器组件处，所述相变板的底面覆盖在对应的服务器组件的顶面上，且所述相变板的内腔中盛装有用于通过吸热产生相变的冷却液。

在一些具体实施例中，所述相变板的顶部和/或侧壁立设有多片散热鳍片，且各散热鳍片的布置方向为所述散热流道的延伸方向。

在一些具体实施例中，所述罩体上位于各所述散热流道的进风口处均设置有可调挡风板，所述可调挡风板可翻转地连接在所述散热流道的进风口中，以调节各所述散热流道的进风流量。

在一些具体实施例中，所述相变导风罩还包括嵌设于所述罩体内的挡风电机，所述挡风电机的输出轴与所述可调挡风板的侧壁相连；

所述温度检测模块包括多个温度传感器，各所述温度传感器分别用于检测各自对应的服务器组件的温度，且所述温度检测模块的检测值为各所述温度传感器的检测值的平均值；

所述控制器包括风量控制模块，所述风量控制模块与各所述温度传感器信号连接，用于根据各所述温度传感器的检测值控制对应的所述挡风电机的工作状态，以调节对应的可调挡风板的翻转角度。

在一些具体实施例中，所述控制器包括电源管理模块，所述电源管理模块用于根据所述功耗检测模块获取的负载需求控制各服务器组件中的处理器芯片的频率和/或电压。

在一些具体实施例中，所述噪声检测模块包括多个噪声探测器，各所述噪声探测器均匀分布于所述机箱的内壁上，分别用于检测所述机箱内各处位置的噪声强度，且所述噪声检测模块的检测值为各所述噪声探测器的检测值的平均值。

在一些具体实施例中，还包括隔音材料板，所述隔音材料板设置于所述机箱的内壁上和/或所述散热风扇的侧壁上，用于吸收所述机箱内的噪声。

在一些具体实施例中，所述控制器包括隔音优化模块，所述隔音优化模块用于对各所述隔音材料板在所述机箱内的安装位置通过虚拟建模软件进行仿真测试，以加强所述隔音材料板的降噪性能。

本发明还提供一种服务器，包括机箱和设置于所述机箱内的散热控制系统，其中，所述散热控制系统具体为上述任一项所述的气动噪声和散热优化控制系统。

本发明所提供的气动噪声和散热优化控制系统，主要包括散热风扇、温度检测模块、噪声检测模块、功耗检测模块和控制器。其中，散热风扇具体设置在服务器的机箱内，一般设置在机箱的前后两端位置，并可同时设置多个，主要用于对机箱内形成强制对流，即形成冷风散热气流并吹入机箱内，对安装在机箱内的各个服务器组件进行风冷散热。并且，散热风扇的气动面积可以进行调节，以适应服务器组件不同的散热需求。温度检测模块具体设置在服务器的机箱内，主要用于实时检测机箱的内部温度，该内部温度反映了当前服务器运行状态下各个服务器组件的整体发热情况。在正常情况下，温度检测模块的检测值将随着各个服务器组件的整体发热情况在一定范围内逐渐波动，而各个服务器组件的整体发热情况主要跟各个服务器组件的实时功率相关，各个服务器组件的总功率越大，发热情况越严重，反之亦然。噪声检测模块设置在服务器的机箱内，主要用于实时检测机箱的内部噪声，该内部噪声主要是由散热风扇的运行产生的，即扇叶与空气摩擦产生的气动噪声，且散热风扇的转速越快、功率越大，则气动噪声就大，反之亦然。功耗检测模块主要用于获取服务器当前运行程序的负载需求和各服务器组件的实时功率。其中，当服务器运行某个特定程序时，服务器系统会根据程序要求使必需的服务器组件进入工作状态且保持在一定的运行参数（与功率相关），该必需的运行参数即为负载需求。同时，各个服务器组件在服务器上电后进入各自的工作状态，具有各自的实时功率。控制器与散热风扇的控制端、温度检测模块、噪声检测模块及功耗检测模块四者均保持信号连接，能够实时接收温度检测模块、噪声检测模块及功耗检测模块发送的检测数据，主要用于根据温度检测模块的检测值对散热风扇的控制端发送对应的控制指令，以调节散热风扇的工况，使得散热风扇的工况根据温度检测模块的检测值变化，从而保证散热风扇能够产生足够的散热性能。重要的是，控制器同时还用于判断噪声检测模块的检测值是否达到预设阈值，若是，则说明随着散热风扇的功率提高，散热风扇运行时产生的噪声已超过数据中心要求，此时，控制器根据功耗检测模块获取的负载需求分析各服务器组件的最低运行功率（即能够支持服务器保持当前程序正常运行的最小功率），并据此将各服务器组件的当前功率值调整至对应的最低运行功率，从而节省部分必需的服务器组件的多余功率，以及/或者节省部分当前非必需的服务器组件的全部功率，进而快速降低各个服务器组件的整体功耗，使得各个服务器组件的总发热量快速下降，直至低于散热风扇的散热量时，机箱的内部温度就会逐渐下降，而温度检测模块的检测值也同步降低，最终使散热风扇的功率被控制器相应调低，散热风扇产生的噪声和机箱的内部噪声也随之减弱。相变导风罩主要用于对散热风扇产生的气流进行导流，以使气流能够分别流动到各个服务器组件，并通过相变材料吸收服务器组件的热量，从而提高对服务器组件的散热效率。

本发明的有益效果是：通过温度检测模块对机箱的内部温度的实时检测、噪声检测模块对机箱的内部噪声的实时检测、功耗检测模块对各服务器组件的实时功率的检测，以及功耗检测模块获取的服务器当前运行程序的负载需求，利用控制器根据温度检测模块的检测值调节散热风扇的工况，确保散热风扇的散热性能够跟上各个服务器组件的散热需求；同时，若因散热风扇的功率过高而导致噪声过高，则控制器根据当前服务器的负载需求，将各个服务器组件的当前功率调整至对应的最低运行功率，以在保证程序正常运行的基础上，通过尽量降低服务器整机功耗的方式降低各个服务器组件的总发热量，从而使机箱内部温度快速下降，进而使散热风扇的功率也得到降低，噪声自然也被削弱。

综上所述，本发明所提供的气动噪声和散热优化控制系统，能够在保证散热风扇产生足够的散热性能的基础上，尽量降低散热风扇产生的噪声，实现散热性能与噪声之间的平衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

图2为控制器的控制原理拓扑图。

图3为控制器的模块结构示意图。

图4为散热风扇的具体结构示意图。

图5为扇叶在安装柱内的安装结构示意图。

图6为相变导风罩的具体结构示意图。

其中，图1—图6中：

机箱—1，散热风扇—2，温度检测模块—3，噪声检测模块—4，功耗检测模块—5，控制器—6，相变导风罩—7，隔音材料板—8；

主驱动电机—21，安装柱—22，扇叶—23，辅驱动电机—24，丝杆—25，调节滑块—26；

温度传感器—31；

噪声探测器—41；

风扇控制模块—61，扇叶优化模块—62，清灰控制模块—63，风量控制模块—64，电源管理模块—65，隔音优化模块—66；

罩体—71，散热流道—72，相变板—73，散热鳍片—74，可调挡风板—75，挡风电机—76。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，气动噪声和散热优化控制系统主要包括散热风扇2、温度检测模块3、噪声检测模块4、功耗检测模块5、控制器6和相变导风罩7。

其中，散热风扇2具体设置在服务器的机箱1内，一般设置在机箱1的前后两端位置，并可同时设置多个，主要用于对机箱1内形成强制对流，即形成冷风散热气流并吹入机箱1内，对安装在机箱1内的各个服务器组件进行风冷散热。并且，散热风扇2的气动面积可以进行调节，以适应服务器组件不同的散热需求。

温度检测模块3具体设置在服务器的机箱1内，主要用于实时检测机箱1的内部温度，该内部温度反映了当前服务器运行状态下各个服务器组件的整体发热情况。在正常情况下，温度检测模块3的检测值将随着各个服务器组件的整体发热情况在一定范围内逐渐波动，而各个服务器组件的整体发热情况主要跟各个服务器组件的实时功率相关，各个服务器组件的总功率越大，发热情况越严重，反之亦然。

噪声检测模块4设置在服务器的机箱1内，主要用于实时检测机箱1的内部噪声，该内部噪声主要是由散热风扇2的运行产生的，即扇叶23与空气摩擦产生的气动噪声，且散热风扇2的转速越快、功率越大，则气动噪声就大，反之亦然。

功耗检测模块5主要用于获取服务器当前运行程序的负载需求，同时也能够检测各服务器组件的实时功率。其中，当服务器运行某个特定程序时，服务器系统会根据程序要求使必需的服务器组件进入工作状态且保持在一定的运行参数（与功率相关），该必需的运行参数即为负载需求。同时，各个服务器组件在服务器上电后进入各自的工作状态，具有各自的实时功率。

如图2、图3所示，图2为控制器6的控制原理拓扑图，图3为控制器6的模块结构示意图。

控制器6与散热风扇2的控制端、温度检测模块3、噪声检测模块4及功耗检测模块5四者均保持信号连接，能够实时接收温度检测模块3、噪声检测模块4及功耗检测模块5发送的检测数据，主要用于根据温度检测模块3的检测值对散热风扇2的控制端发送对应的控制指令，以调节散热风扇2的工况（比如功率和/或气动面积等），使得散热风扇2的功率根据温度检测模块3的检测值变化，从而保证散热风扇2能够产生足够的散热性能。

相变导风罩7主要用于对散热风扇2产生的气流进行导流，以使气流能够分别流动到各个服务器组件，并通过相变材料吸收服务器组件的热量，从而提高对服务器组件的散热效率。

重要的是，控制器6同时还用于判断噪声检测模块4的检测值是否达到预设阈值，若是，则说明随着散热风扇2的功率提高，散热风扇2运行时产生的噪声已超过数据中心要求，此时，控制器6根据功耗检测模块5获取的负载需求分析各服务器组件的最低运行功率（即能够支持服务器保持当前程序正常运行的最小功率），并据此将各服务器组件的当前功率值调整至对应的最低运行功率，从而节省部分必需的服务器组件的多余功率，以及/或者节省部分当前非必需的服务器组件的全部功率，进而快速降低各个服务器组件的整体功耗，使得各个服务器组件的总发热量快速下降，直至低于散热风扇2的散热量时，机箱1的内部温度就会逐渐下降，而温度检测模块3的检测值也同步降低，最终使散热风扇2的功率被控制器6相应调低，散热风扇2产生的噪声和机箱1的内部噪声也随之减弱。

如此，本实施例所提供的气动噪声和散热优化控制系统，通过温度检测模块3对机箱1的内部温度的实时检测、噪声检测模块4对机箱1的内部噪声的实时检测、功耗检测模块5对各服务器组件的实时功率的检测，以及功耗检测模块5获取的服务器当前运行程序的负载需求，利用控制器6根据温度检测模块3的检测值调节散热风扇2的工况，确保散热风扇2的散热性能够跟上各个服务器组件的散热需求；同时，若因散热风扇2的工况过高而导致噪声过高，则控制器6根据当前服务器的负载需求，将各个服务器组件的当前功率调整至对应的最低运行功率，以在保证程序正常运行的基础上，通过尽量降低服务器整机功耗的方式降低各个服务器组件的总发热量，从而使机箱1内部温度快速下降，进而使散热风扇2的功率也得到降低，噪声自然也被削弱。

综上所述，本实施例所提供的气动噪声和散热优化控制系统，能够在保证散热风扇2产生足够的散热性能的基础上，尽量降低散热风扇2产生的噪声，实现散热性能与噪声之间的平衡。

举例说明，某AI（Artificial Intelligence，人工智能）服务器在运行图像分析程度时，系统程序主要调用中央处理器单元、图形处理单元、内存卡、固态硬盘等服务器组件，而该程序其实仅对图形处理单元存在较高算力需求，对中央处理器单元等其它服务器组件的需求较低，因此中央处理器单元等服务器组件的实时功率可以大幅调低，直至对应的最低运行功率；同时，AI服务器的图形处理单元的性能强劲，算力高，因此通常也无需满功率运行，在保证系统程序能够正常运行的基础上，也能够适当降低功率至当前对应的最低运行功率。

当然，在紧急情况下，也能够通过短时间内损失服务器组件性能的方式，快速降低各个服务器组件的总功耗，即将必需的服务器组件的功率降低至低于对应的最低运行功率，但可能会导致系统程序运行缓慢，因此只能短时间如此操作。

在关于功耗检测模块5的一种具体实施例中，为便于实现功耗检测模块5对服务器当前运行程序的负载需求和各服务器组件的实时功率的获取，本实施例中，该功耗检测模块5具体与主板上的基板管理控制器6（BMC，Baseboard Management Controller）保持信号连接。如此设置，由于基板管理控制器6能够通过主板上自带的各类传感器监控主板上的各个服务器组件的工作状态，且系统程序运行时信号需要经过主板的传递，因此功耗检测模块5能够准确、及时地从基板管理控制器6中获取服务器当前运行程序的负载需求，同时获取各个服务器组件的实时功率。

当然，功耗检测模块5对服务器当前运行程序的负载需求和各服务器组件的实时功率的获取方法并不仅限于上述基板管理控制器6，比如还可以与中央处理器单元信号连接，从中央处理器单元处获取当前运行程序的负载需求，并同时通过多个功率传感器分别检测各个服务器组件的实时功率。

如图4所示，图4为散热风扇2的具体结构示意图。

在关于散热风扇2的一种具体实施例中，该散热风扇2具体设置在机箱1的前面板位置或后面板位置，并可同时设置多个，且多个散热风扇2沿着机箱1的宽度方向均匀分布。具体的，散热风扇2主要包括主驱动电机21、安装柱22和扇叶23。一般的，散热风扇2整体通过安装框等框架结构安装在机箱1内，该安装框通常是多个散热风扇2共用的，以实现多个散热风扇2的集成式安装，而安装框与机箱1之间形成可拆卸连接，能够方便地进行拆卸维护作业。

其中，主驱动电机21设置在安装框上，能够输出旋转运动和扭矩，且主驱动电机21的输出轴与安装柱22形成动力连接，比如嵌设在安装柱22内等，主要用于驱动安装柱22进行旋转运动。安装柱22也位于安装框内，主要用于安装扇叶23，能够在主驱动电机21的动力驱动下进行旋转运动。扇叶23设置在安装柱22上，一般具体设置在安装柱22的外圆面上，且同时设置有多片，比如3~12片等；各片扇叶23在安装柱22的外圆面上呈周向均匀分布，并呈一定倾斜角度，且相邻两片扇叶23间隔30°~120°圆心角，以形成轴流风扇。

相应的，控制器6主要包括风扇控制模块61。该风扇控制模块61与散热风扇2中的主驱动电机21的控制端形成信号连接，主要用于对主驱动电机21的控制端发送控制指令，以控制主驱动电机21的工作状态，比如电机转动速度、电机旋转方向等参数。具体的，温度检测模块3的检测数据主要发送给风扇控制模块61，而风扇控制模块61主要用于根据温度检测模块3的检测值以及预设的转速-流量-温度的对应关系匹配对应的转速值，并将匹配结果发送给主驱动电机21的控制端，使得主驱动电机21将转速调节至目标转速，从而确保当前散热风扇2的散热性能与当前服务器内各个服务器组件的总散热需求适配，进而避免散热性能过剩造成能源浪费以及产生较大噪声，同时也能避免散热性能不足导致机箱1的内部温度快速升高。

如图5所示，图5为扇叶23在安装柱22内的安装结构示意图。

进一步的，考虑到在噪声检测模块4的检测值达到预设阈值时，说明当前服务器内各个服务器组件的总散热需求较高，若进一步提高散热风扇2的转速，则产生的噪声会更明显。针对此，为在不额外增加散热风扇2的功率的基础上提高散热效率，本实施例中，扇叶23并非固定连接在安装柱22上，而是与安装柱22形成活动连接。具体的，在安装柱22的外圆面内开设有沉槽式内腔，该内腔沿着安装柱22的径向方向延伸，且扇叶23的根部可伸缩地嵌设在该内腔内，能够在内腔中进行径向滑动，实现伸缩效果。同时，当噪声检测模块4的检测值达到预设阈值时，风扇控制模块61控制扇叶23沿径向朝外伸出。如此设置，当各片扇叶23往外伸出时，扇叶23裸露在安装柱22外的面积更大，从而使扇叶23的有效气动面积增大，进而在安装柱22的转速一定的情况下（散热风扇2的功率基本不变），提高冷风流量，最终提高服务器的散热效率。当然，在服务器内的各个服务器组件的总散热需求或总功率降低时，也可以再次通过风扇控制模块61控制各片扇叶23沿径向向内缩回至初始位置，以适当降低散热性能。

需要说明的是，降低功率与扇叶23沿径向向内缩回这两种降低散热风扇2的散热性能的方式，可以单独采用也可以同时采用；同理，提高功率与扇叶23沿径向向外伸出这两种提高散热风扇2的散热性能的方式，可以单独采用也可以同时采用。

进一步的，为便于实现风扇控制模块61对各片扇叶23的径向伸缩运动的精确控制，本实施例在散热风扇2中增设了辅驱动电机24、丝杆25和调节滑块26。其中，辅驱动电机24埋设在安装柱22的内腔中，具体为微型电机，且辅驱动电机24的控制端与风扇控制模块61形成信号连接，能够通过接收风扇控制模块61发送的控制指令而改变工作状态，比如旋转速度、旋转方向等参数。丝杆25也埋设在安装柱22的内腔中，且丝杆25的一端与辅驱动电机24的输出轴形成动力连接，而丝杆25的另一端可旋转地插设在内腔的内壁上，能够在辅驱动电机24的驱动下进行同步旋转运动。调节滑块26也埋设在安装柱22的内腔中，并与内腔形成滑动连接，在该调节滑块26上开设有螺纹孔，以通过该螺纹孔与丝杆25形成螺纹连接配合，同时由于安装柱22的内腔限制，当丝杆25进行旋转时，该调节滑块26不能进行旋转运动，旋转动力通过螺纹传动转化为直线动力，使得调节滑块26只能沿丝杆25的轴向进行直线往复运动。同时，调节滑块26与扇叶23的内端（根部）相连，能够驱动扇叶23在安装柱22的内腔中沿着径向方向进行直线往复运动，实现扇叶23相对于安装柱22的伸缩效果。如此设置，当风扇控制模块61需要控制各片扇叶23进行伸缩运动时，只需对辅驱动电机24的控制端发送对应的控制指令即可，由辅驱动电机24驱动丝杆25和调节滑块26运动，并且螺纹传动的控制精确较高，能够精确地控制各片扇叶23的伸缩位置。需要说明的是，为避免高速运动影响，扇叶23的伸缩位置调节一般是在静止情况下进行。

一般的，考虑到扇叶23的根部一般呈倾斜方向嵌设在安装柱22内，为提高扇叶23的伸缩运动稳定性，本实施例中，辅驱动电机24、丝杆25与调节滑块26同时设置有两套，且分别位于扇叶23的根部的两端位置，以同时驱动扇叶23的根部的两端进行径向伸缩运动。

此外，为防止扇叶23伸出安装柱22的内腔过远导致不稳定，本实施例还在安装柱22的内腔的开口处设置有限位板，以通过该限位板扇叶23的根部的内端T型结构形成抵接限位，从而限制扇叶23的最大外伸距离。

不仅如此，考虑到主驱动电机21的输出轴通常嵌设在安装柱22的轴心位置，为进一步降低散热风扇2运行时产生的噪声，本实施例中，在安装柱22的轴心位置处安装有静音轴承，同时通过该静音轴承安装主驱动电机21的输出轴。如此设置，不仅保证了主驱动电机21的输出轴的正常旋转运动，而且还降低了主驱动电机21高速运转时的摩擦噪声。

考虑到散热风扇2在运行时产生的噪声主要为气动噪声，为优化散热风扇2的气动性能，降低气动噪声，本实施例在控制器6中增设了扇叶23优化模块。具体的，该扇叶23优化模块为单独运作模块，主要用于通过虚拟建模软件对扇叶23进行建模，然后通过仿真测试软件对扇叶23的形状，尤其是扇叶23的外缘形状进行仿真优化，以改善扇叶23的外缘形状，从而加强扇叶23的气动性能，降低扇叶23产生的噪声。扇叶23优化模块的输出结果反应在实际产品上，可以在生产制造阶段就进行产品更新，也可以在后期对安装柱22上的扇叶23进行拆卸和更换。

此外，考虑到服务器在长期使用情况下，机箱1内的风道位置可能积累有大量灰尘或杂质，进而可能导致散热效率下降且噪声增大。针对此，本实施例中，控制器6还包括清灰控制模块63。具体的，该清灰控制模块63与主驱动电机21的控制端保持信号连接，主要用于按照预设周期或预设频率对主驱动电机21的控制端发送控制指令，使得主驱动电机21进行反转，从而利用主驱动电机21的反转运动在服务器内产生反向气流，进而使反向流动的气流吹走附着在机箱1内壁或服务器组件表面的灰尘、杂质等异物，如此有助于在散热风扇2的功率不变的情况下提高散热效率，降低噪声。

进一步的，为提高清灰效果，本实施例还在散热风扇2中增设了摇头电机。具体的，该摇头电机同时设置有多个，且各个摇头电机的输出轴分别与各个散热风扇2的本体相连，主要用于驱动各个散热风扇2整体进行水平旋转运动或者摆动，从而调整各个散热风扇2的朝向或吹风方向。同时，各个摇头电机均与清灰控制模块63保持信号连接。如此设置，当需要进行清灰操作时，清灰控制模块63同时对各个摇头电机发送控制指令，使得各个摇头电机分别运行，并控制各个散热风扇2改变原本的朝向，比如相邻两个散热风扇2的朝向呈一定夹角等，从而使各个散热出风吹出的气流在机箱1内产生剧烈碰撞，进而形成剧烈紊流，进而加强清灰效果。

如图6所示，图6为相变导风罩7的具体结构示意图。

另外，考虑到各个服务器组件分散在机箱1内各处位置，为保证散热风扇2产生的散热气流能够顺利经过各个服务器组件，本实施例中，相变导风罩7具体安装在机箱1内，整体结构与常规导风罩类似，主要包括罩体71、散热流道72和相变板73。

其中，罩体71为相变导风罩7的主体结构，通常呈矩形框架结构。

散热流道72开设在罩体71上，一般可同时开设多个，以将散热风扇2形成的冷风气流分隔为多股，并分别将各股冷风气流引导至目标服务器组件处，同时对各个服务器组件进行散热。

相变板73设置在散热流道72内，且相变板73的底面覆盖在对应的服务器组件的顶面上，主要用于直接吸收服务器组件的热量，类似导热板。同时，相变板73的内部具有空腔，且空腔内盛装有一定量的冷却液，该冷却液是一种相变材料，比如碳氟化合物、矿物油、合成油、硅油、水及乙二醇等，能够通过吸收大量热量的方式产生相变，并形成气体，或者通过释放大量热量的方式产生逆相变，并形成液体。

如此设置，相变板73从服务器组件上吸收了热量后，热量被冷却液吸收，然后冷却液发生相变形成气体，并上升至相变板73的顶部，在相变板73的顶部通过自然散热将热量释放给外界或通过散热流道72内的冷风将热量带走，使得气态冷却液重新相变为液体，并掉落回相变板73的顶部，以此循环。相比于单纯的对冷风气流进行导向的导风罩，本实施例中的相变导风罩7，不仅能够实现冷风气流的导向作用，降低气流流动噪声，还能够加强对服务器组件的散热效率。

进一步的，本实施例还在相变板73的顶部立设有多片散热鳍片74，从而通过各片散热鳍片74大幅提高相变板73的顶部与外界空气或冷风气流之间的热交换面积，进而提高气态冷却液的热量释放速率，加快气态冷却液的逆相变进程，总体提高相变散热的散热效率。同理，由于冷风气流通常还同时从相变板73的侧面流过，因此，散热鳍片74还可以设置在相变板73的侧边上。当然，散热鳍片74可以同时设置在相变板73的顶部和侧边上。同时，为避免对冷风气流形成阻碍，本实施例中，各片散热鳍片74在相变板73上的布置方向具体为散热流道72的延伸方向，从而使冷风气流能够顺着相邻两片散热鳍片74的间隙流走。

考虑到各个服务器组件的实时功率通常不同，即各个服务器组件的发热量不同、散热需求不同，针对此，本实施例在相变导风罩7中增设了可调挡风板75。具体的，该可调挡风板75设置在各个散热流道72的进风口位置处，以将各个散热流道72的进风口遮挡，且可调挡风板75同时与罩体71形成转动连接，能够在散热流道72的进风口中进行翻转运动，从而改变对应散热流道72的进风口的开度，即进风面积，进而以此调节各个散热流道72的进风流量。如此设置，对于发热量较大的服务器组件，即可提高与该服务器组件对应的散热流道72的进风口的开度，反之亦然。

进一步的，为实现对各个散热流道72的进风口开度的精确控制，本实施例在相变导风罩7中增设了挡风电机76，相应的，温度检测模块3具体包括多个温度传感器31，控制器6还包括风量控制模块64。具体的，挡风电机76嵌设在罩体71内或者连接在罩体71外等位置，且该挡风电机76的输出轴与对应的可调挡风板75的侧壁相连，主要用于驱动可调挡风板75进行在对应的散热流道72的进风口中进行翻转运动，从而改变散热流道72的进风口的开度。各个温度传感器31分别用于检测各自对应的服务器组件的温度，并将检测值实时反馈给风量控制模块64。如此，温度检测模块3的检测值实际为各个温度传感器31的检测值的平均值。风量控制模块64与各个温度传感器31保持信号连接，主要用于根据各个温度传感器31的检测值控制对应的挡风电机76的工作状态，以调节对应的可调挡风板75的翻转角度，进而控制对应的散热流道72的进风口的开度，实现进风流量调节，从而确保各个服务器组件被分配的冷量与其散热需求相匹配。

另外，为便于实现对服务器组件的功率精确调节，本实施例中，控制器6还包括电源管理模块65。具体的，该电源管理模块65与服务器的电源控制器6保持信号连接，主要用于根据功耗检测模块5获取的负载需求，分别控制各个服务器组件中的处理器芯片的频率和/或电压等电参量。如此设置，通过电源管理模块65对服务器组件中的处理器芯片的电参量控制，即可精确地控制服务器组件中的处理器芯片的功率，进而提高对整个服务器组件的功率的控制精度。同时，还可以通过电源管理模块65实现动态电源管理策略，从而在负载需求较低时，使服务器进入节能模式，从而大幅降低散热风扇2的转速，同时降低噪声和能耗。

在关于噪声检测模块4的一种具体实施例中，该噪声检测模块4主要包括多个噪声探测器41，且各个噪声探测器41分别布置在机箱1的内壁上等位置处，以同时检测机箱1内部各处位置的噪声强度。相应的，噪声检测模块4的检测值实际为各个噪声探测器41的检测值的平均值。

为进一步降低机箱1的内部噪声，本实施例中增设了隔音材料板8。具体的，该隔音材料板8设置在机箱1的内壁上，或者散热风扇2的侧壁上、前后端面等位置，也可以同时设置在上述两处位置，一般可采用吸音棉等材料，主要用于吸收机箱1内的噪声。当然，对于安装在散热风扇2的前后端面上的隔音材料板8，同时需要在隔音材料板8上开设网孔，以保证通风。

进一步的，为提高隔音材料板8对噪声的吸收效果，本实施例中，控制器6还包括隔音优化模块66。具体的，该隔音优化模块66主要用于对各所述隔音材料板8在机箱1内的安装位置通过虚拟建模软件进行仿真测试，以通过仿真测试优化各个隔音材料板8在机箱1内的具体安装位置和安装数量等，从而在实际产品中以此设置，以加强隔音材料板8的降噪性能。

本实施例还提供一种服务器，主要包括机箱1和设置于机箱1内的散热控制系统，其中，由于该散热控制系统采用了上述气动噪声和散热优化控制系统的实施例全部的技术方案，因此，本实施例所提供的服务器同样具有上述实施例的技术方案所带来全部的技术效果，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，包括散热风扇（2）、温度检测模块（3）、噪声检测模块（4）、功耗检测模块（5）、控制器（6）以及相变导风罩（7）；

所述散热风扇（2）设置于服务器的机箱（1）内，用于对安装于所述机箱（1）内的各服务器组件进行散热，且所述散热风扇（2）的气动面积可调；

所述温度检测模块（3）用于检测所述机箱（1）的内部温度；

所述噪声检测模块（4）用于检测所述机箱（1）的内部噪声；

所述功耗检测模块（5）用于获取服务器当前运行程序的负载需求；

所述控制器（6）用于根据所述温度检测模块（3）的检测值调节所述散热风扇（2）的工况，并在所述噪声检测模块（4）的检测值达到预设阈值时，根据所述功耗检测模块（5）的检测结果分析各服务器组件的最低运行功率，并据此将各服务器组件的当前功率调整至对应的最低运行功率；

所述相变导风罩（7）用于对所述散热风扇（2）产生的气流进行导流，并通过相变材料吸收服务器组件的热量。

2.根据权利要求1所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述功耗检测模块（5）设置于所述机箱（1）内并与主板上的基板管理控制器形成信号连接，用于从所述基板管理控制器中获取服务器当前运行程序的负载需求和各服务器组件的实时功率。

3.根据权利要求1所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述散热风扇（2）包括主驱动电机（21）、与所述主驱动电机（21）的输出轴动力连接的安装柱（22），以及设置于所述安装柱（22）上的扇叶（23）；

所述控制器（6）包括风扇控制模块（61），所述风扇控制模块（61）与所述主驱动电机（21）的控制端信号连接，用于根据所述温度检测模块（3）的检测值控制所述主驱动电机（21）的转速。

4.根据权利要求3所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述扇叶（23）可径向伸缩地嵌设于所述安装柱（22）的外圆面内，且在所述噪声检测模块（4）的检测值达到预设阈值时，所述风扇控制模块（61）控制所述扇叶（23）沿径向朝外伸出。

5.根据权利要求4所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述散热风扇（2）还包括设置于所述安装柱（22）的内腔中的辅驱动电机（24）、与所述辅驱动电机（24）的输出轴相连的丝杆（25）、与所述丝杆（25）螺纹连接的调节滑块（26），所述调节滑块（26）可滑动地嵌设于所述安装柱（22）的内腔中，且所述调节滑块（26）与所述扇叶（23）的内端相连，所述辅驱动电机（24）的控制端与所述风扇控制模块（61）信号连接。

6.根据权利要求5所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述控制器（6）还包括扇叶优化模块（62），所述扇叶优化模块（62）用于对所述扇叶（23）的外缘形状通过虚拟建模软件进行仿真测试，以加强所述扇叶（23）的气动性能。

7.根据权利要求3所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述控制器（6）还包括清灰控制模块（63），所述清灰控制模块（63）与所述主驱动电机（21）信号连接，用于按照预设周期使所述主驱动电机（21）进行反转。

8.根据权利要求1-7任一项所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述相变导风罩（7）安装于所述机箱（1）内；

所述相变导风罩（7）包括罩体（71）、开设于所述罩体（71）上的多个散热流道（72），以及设置于所述散热流道（72）内的相变板（73），所述散热流道（72）用于将所述散热风扇（2）产生的冷风引导至对应的服务器组件处，所述相变板（73）的底面覆盖在对应的服务器组件的顶面上，且所述相变板（73）的内腔中盛装有用于通过吸热产生相变的冷却液。

9.根据权利要求8所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述相变板（73）的顶部和/或侧壁立设有多片散热鳍片（74），且各散热鳍片（74）的布置方向为所述散热流道（72）的延伸方向。

10.根据权利要求8所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述罩体（71）上位于各所述散热流道（72）的进风口处均设置有可调挡风板（75），所述可调挡风板（75）可翻转地连接在所述散热流道（72）的进风口中，以调节各所述散热流道（72）的进风流量。

11.根据权利要求10所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述相变导风罩（7）还包括嵌设于所述罩体（71）内的挡风电机（76），所述挡风电机（76）的输出轴与所述可调挡风板（75）的侧壁相连；

所述温度检测模块（3）包括多个温度传感器（31），各所述温度传感器（31）分别用于检测各自对应的服务器组件的温度，且所述温度检测模块（3）的检测值为各所述温度传感器（31）的检测值的平均值；

所述控制器（6）包括风量控制模块（64），所述风量控制模块（64）与各所述温度传感器（31）信号连接，用于根据各所述温度传感器（31）的检测值控制对应的所述挡风电机（76）的工作状态，以调节对应的可调挡风板（75）的翻转角度。

12.根据权利要求1所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述控制器（6）包括电源管理模块（65），所述电源管理模块（65）用于根据所述功耗检测模块（5）获取的负载需求控制各服务器组件中的处理器芯片的频率和/或电压。

13.根据权利要求1所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述噪声检测模块（4）包括多个噪声探测器（41），各所述噪声探测器（41）均匀分布于所述机箱（1）的内壁上，分别用于检测所述机箱（1）内各处位置的噪声强度，且所述噪声检测模块（4）的检测值为各所述噪声探测器（41）的检测值的平均值。

14.根据权利要求13所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，还包括隔音材料板（8），所述隔音材料板（8）设置于所述机箱（1）的内壁上和/或所述散热风扇（2）的侧壁上，用于吸收所述机箱（1）内的噪声。

15.根据权利要求14所述的气动噪声和散热优化控制系统，其特征在于，所述控制器（6）包括隔音优化模块（66），所述隔音优化模块（66）用于对各所述隔音材料板（8）在所述机箱（1）内的安装位置通过虚拟建模软件进行仿真测试，以加强所述隔音材料板（8）的降噪性能。

16.一种服务器，包括机箱（1）和设置于所述机箱（1）内的散热控制系统，其特征在于，所述散热控制系统具体为权利要求1-15任一项所述的气动噪声和散热优化控制系统。