發(fā)布時間：2017-11-22 03:08

  本文關(guān)鍵詞：基于脈動熱管的數(shù)據(jù)中心機(jī)柜冷卻系統(tǒng)研究

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【摘要】：數(shù)據(jù)中心制冷能耗高、PUE值居高不下,能源利用率低；隨著電子集成化程度越來越高,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機(jī)柜散熱手段已經(jīng)不能滿足服務(wù)器的散熱要求,機(jī)柜內(nèi)部易形成局部熱點(diǎn)造成服務(wù)器宕機(jī)甚至損壞。相對于房間級的機(jī)柜散熱手段,機(jī)柜級散熱手段更為直接且效率更高,克服水冷機(jī)柜水泄漏問題的新型機(jī)柜散熱手段顯得尤為重要。針對數(shù)據(jù)中心高熱流密度機(jī)柜的特點(diǎn),本文采用板式脈動熱管作為機(jī)柜背板對數(shù)據(jù)中心機(jī)柜進(jìn)行冷卻,系統(tǒng)地開展了基于脈動熱管的機(jī)柜冷卻系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究。本文首先開展了應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心機(jī)柜冷卻系統(tǒng)的大尺寸、制冷劑工質(zhì)的板式脈動熱管性能實(shí)驗(yàn)研究。研究熱風(fēng)加熱方式下,熱風(fēng)風(fēng)溫、熱源功率、熱源功率分配、充液率和冷凝端翅片對脈動熱管啟動及穩(wěn)定運(yùn)行性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),存在一個熱功率的閾值,當(dāng)熱源功率高于該閾值時脈動熱管才能啟動。隨熱源功率增加,脈動熱管熱阻值減小。相同熱源功率下,充液率較高時脈動熱管的啟動時間比充液率較低時短,且熱阻也更小。加裝翅片后脈動熱管的啟動時間更短,熱阻更小。其次,本文開展了基于脈動熱管的封閉機(jī)柜流場特性實(shí)驗(yàn)研究。研究了將板式脈動熱管置于機(jī)柜后部作為機(jī)柜背板,機(jī)柜底部集中放置兩臺服務(wù)器時機(jī)柜內(nèi)部的溫度分布和速度分布及機(jī)柜發(fā)熱功率、脈動熱管的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱量易在機(jī)柜內(nèi)中高部聚集而形成“局部熱點(diǎn)”。機(jī)柜內(nèi)的空氣溫度隨著脈動熱管的啟動而降低,機(jī)柜內(nèi)的溫度分布隨著脈動熱管的啟動而變得更加均勻。存在一個與脈動熱管充液率相適應(yīng)的機(jī)柜發(fā)熱功率,使得機(jī)柜內(nèi)溫度分布較為均勻。提高冷風(fēng)通道內(nèi)冷風(fēng)風(fēng)速亦能使機(jī)柜內(nèi)空氣溫度降低。最后,本文對該機(jī)柜冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)后的數(shù)值模擬研究。建立了脈動熱管的純導(dǎo)熱簡化模型,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性,并重點(diǎn)分析了機(jī)柜功率、脈動熱管、冷風(fēng)風(fēng)溫和機(jī)柜風(fēng)機(jī)風(fēng)壓對CPU溫度的影響。發(fā)現(xiàn)隨著機(jī)柜功率的增大,CPU的平均溫度也隨之升高,脈動熱管啟動后使機(jī)柜內(nèi)CPU溫度分布更為均勻。CPU平均溫度隨著冷風(fēng)風(fēng)溫的升高而升高,隨著機(jī)柜風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的增大而降低。機(jī)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整后機(jī)柜內(nèi)溫度明顯降低,機(jī)柜熱環(huán)境更有利于服務(wù)器的正常工作。對于功率不超過1380W的機(jī)柜,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的機(jī)柜冷卻系統(tǒng)能使CPU溫度不超過60℃。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK172.4;TP308

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本文編號：1213238