带有强化换热结构的芯片散热器试验研究与数值模拟.pdf

第３６卷 第２期 制冷 学 报 Ｖｏｌ. ３６ꎬＮｏ. ２ ２０１５ 年４ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ Ａｐｒｉｌꎬ２０１５ 文章编号:０２５３－４３３９(２０１５)０２－００４６－０６ ｄｏｉ:１０３９６９/ ｊｉｓｓｎ０２５３－４３３９２０１５０２０４６ 带有强化换热结构的芯片散热器实验研究与数值模拟 诸 凯　 王华峰　 王建惠　 张 密　 杨 洋 (天津商业大学天津市制冷技术重点实验室　 天津　 ３００１３４) 摘　 要　 超级或大型计算机服务器ＣＰＵ的冷却散热问题ꎬ已经成为计算机高性能发展的瓶颈ꎬ受到业内越来越广泛的关注ꎮ 本 文提出了一种用于冷却计算机服务器芯片的散热器ꎬ其结构是将镶嵌在散热器底板的热管与翅片组装为一体ꎮ 利用自建实验台 对该散热器以及平板式热管散热器的性能进行了对比实验分析ꎬ同时对其热管本体、翅片以及均温板的温度分布进行了数值模 拟ꎮ 这种热管冷凝段得到强化换热的散热器其底板面积相对平板式热管散热器减小了５０％ꎬ因此具有更好的均温性ꎻ在相同的 ２ ２ 工况下热流密度由２４３ Ｗ/ ｃｍ 增至６８６ Ｗ/ ｃｍ 时ꎬ该散热器翅片顶部的平均温度增幅仅为１７％ꎮ 关键词　 芯片冷却ꎻ强化换热ꎻ芯片散热器ꎻ数值模拟 中图分类号:ＴＢ６５７５ꎻＴＫ１７２ 文献标识码:Ａ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｈｉｐ Ｒａｄｉａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｚｈｕ Ｋａｉ　 Ｗａｎｇ Ｈｕａｆｅｎｇ　 Ｗａｎｇ Ｊｉａｎｈｕｉ　 Ｚｈａｎｇ Ｍｉ　 Ｙａｎｇ Ｙａｎｇ (Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＣｏｍｍｅｒｃｅꎬＴｉａｎｊｉｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎꎬＴｉａｎｊｉｎꎬ３００１３４ꎬＣｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ　 Ｔｈｅ ｈｅａｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｏｆ ｓｕｐｅｒ ｏｒｌａｒｇｅｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｅｒｖｅｒ ＣＰＵｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒꎬｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｏｆ ｓｕｐｅｒｏｒｌａｒｇｅｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｅｒｖｅｒａｔｔｒａｃｔｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ. Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｔｙｐｅｏｆｒａｄｉａｔｏｒ ｆｏｒ ｃｏｏｌｉｎｇ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｅｒｖｅｒ ｃｈｉｐꎬｉｎｗｈｉｃｈ ｈｅａｔ ｐｉｐｅｗｈｉｃｈ ｉｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｏｒ ｂａｓｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ａｓｓｅｍｂｌｅｄｗｉｔｈｆｉｎ ａｓ ａｗｈｏｌｅ. Ａ ｔｅｓｔ ｂｅｎｃｈ ｗａｓｂｕｉｌｔꎬａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｌａｔｅｔｙｐｅｈｅａｔｐｉｐｅｒａｄｉａｔｏｒａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｒａｄｉａｔｏｒｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ. Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｐｉｐｅ ｂｏｄｙꎬｔｈｅｆｉｎ ａｎｄｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｏａｒｄｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ. Ｔｈｅｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｒａｄｉａｔｏｒ ｉｓｅｎｈａｎｃｅｄꎬｓｏｔｈｅｆｌｏｏｒ ａｒｅａｏｆ ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｒａｄｉａｔｏｒ ｉｓｒｅｄｕｃｅｄ５０％ ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｔｙｐｅｈｅａｔ ｐｉｐｅｒａｄｉａｔｏｒꎬａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｒａｄｉａｔｏｒ ｈａｓａｂｅｔｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ. Ｕｎｄ