基于多孔记忆合金的服务器两相浸没式液冷智能调节装置

本发明涉及服务器散热，具体为基于多孔记忆合金的服务器两相浸没式液冷智能调节装置。

背景技术：

1、互联网、大数据和人工智能等技术领域的迅猛发展推动了数据中心规模和数量的快速扩张。服务器的高密度集中引发的热量管理问题对设备的稳定性和性能构成挑战，增加了故障风险、影响了数据中心的整体服务质量。同时，散热需求的增加也导致能源消耗的上升，因此探索有效的热管理解决方案对于保障数据中心的高效、稳定和绿色运行具有重要意义。

2、在现代数据中心散热和节能双重需求的背景下，液冷技术以其卓越的性能正逐渐取代传统的风冷系统。其中，浸没式液冷相比于冷板液冷和喷雾冷却等液冷技术，在冷却效率和对温度均匀性分布的控制方面具有显著优势，，根据冷却介质是否发生相变可将浸没式液冷分为单相浸没液冷和两相浸没液冷，两相浸没液冷利用冷却介质在服务器表面发生沸腾相变带走热量，因此具有快速响应热负荷变化的能力，能够有效防止热点的产生，保持设备在安全温度下运行。

3、然而两相浸没式冷却技术仍存在一些问题，当服务器主板温度过高时会导致冷却介质过热从而迅速产生气泡，下端气泡在上升过程中会与逐渐与上层气泡发生聚集和合并，形成较大的气泡团阻碍热量的有效传递，这一现象导致服务器垂直方向传热不均匀，顶部区域可能出现热点，影响系统的稳定性和散热效率，为此，我们提出基于多孔记忆合金的服务器两相浸没式液冷智能调节装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于多孔记忆合金的服务器两相浸没式液冷智能调节装置，能够利用多孔记忆合金优化冷却介质流动路径并改善相变过程中的气泡行为，优化换热效率。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，包括液冷机柜，所述液冷机柜的内部设置有冷却介质，所述液冷机柜的内壁底部等间距设置有多个服务器，且服务器浸没在冷却介质内；

3、所述服务器的外表面安装有多孔记忆合金，多孔记忆合金在垂直方向上整体布设为三层，呈梯度孔隙分布，且多孔记忆合金从上到下孔隙率依次变小。

4、进一步的，所述液冷机柜的顶部安装有冷凝器，所述冷凝器通过管道连接有冷却塔，冷却塔与冷凝器之间设置有循环泵，且三者之间形成冷却水循环回路。

5、进一步的，所述多孔记忆合金包括上层、中层、下层，上层孔隙率设置为0.9，中层孔隙率设置为0.85，下层孔隙率设置为0.8。

6、进一步的，所述多孔记忆合金上中下三层材质相同，均设置为钛镍记忆合金，且多孔记忆合金的整体厚度设置为3mm。

7、进一步的，所述多孔记忆合金的制备方法，具体如下：

8、(1)利用三维建模软件建立多孔记忆合金模型，通过选区激光熔化成形配备的软件进行分层切片获得截面轮廓数据，使用扫描电镜获取钛镍基合金粉末的粒径分布，选取20-38μm粒径的球形合金粉末作为打印材料；

9、(2)通过调整镍含量来控制相变温度，以适应服务器运行状态良好时的工作温度；

10、(3)选择适当的激光器参数(层厚30um、激光功率120-180w、扫描速度1000-1800mm/s、扫描间距80μm)，在高纯度氩气环境下根据服务器尺寸大小进行制备，使用自动铺粉系统铺设粉末、激光器熔化粉末，重复铺粉和熔化过程逐层构建出所需的多孔记忆合金；

11、(4)打印出模型后去除支撑结构，通过打磨、抛光和酒精清洗等工艺来提升表面质量，并对其进行热循环处理以提高多孔记忆合金热弹性功能的稳定性。

12、进一步的，所述冷却介质设置为氢氟醚或全氟碳化合物中的一种。

13、进一步的，所述液冷机柜采用玻璃材质制成，整体由多个玻璃面板拼接形成，且各玻璃面板之间设置密封。

14、进一步的，所述液冷机柜的顶部开设有与冷凝器管道相适配的通孔，且管道与通孔之间设置有密封件。

15、进一步的，所述冷却介质的高度高于服务器与多孔记忆合金，低于液冷机柜顶部开设的通孔。

16、本发明至少具备以下有益效果：

17、1、本发明中多孔记忆合金具有温度敏感特性，在高温时收缩、低温时膨胀，可实现多孔合金孔隙率的自适应调控，这种自适应机制能够在服务器功率和温度变化时自动调整孔隙大小，优化换热效率，保持服务器在不同工作状态下良好的换热性能和换热稳定性，提高了数据中心服务器运行的可靠性。

18、2、本发明的多孔记忆合金具有梯度孔隙分布设计，在服务器表面实现了垂直方向上的换热能力梯度控制，有助于防止服务器顶部出现局部热点区域，使服务器表面温度分布更加均匀。

19、3、本发明的服务器表面设置的多孔记忆合金具有较高的孔隙率，显著增大了换热面积，强化了换热表面，多孔结构的毛细作用加速了冷却介质在多孔结构内部的流动，提高了对流换热效率，从而更有效地带走服务器产生的热量；多孔结构为气泡提供了更多的成核位点，并且诱导气泡快速脱离受热表面，这种结构设计改善了气液分离效率、缓解了气泡在服务器阵列间聚集，防止了局部热点的产生，确保了服务器表面的均匀换热。

20、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，包括液冷机柜，其特征在于，所述液冷机柜的内部设置有冷却介质，所述液冷机柜的内壁底部等间距设置有多个服务器，且服务器浸没在冷却介质内；

2.根据权利要求1所述的基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，其特征在于：所述液冷机柜的顶部安装有冷凝器，所述冷凝器通过管道连接有冷却塔，冷却塔与冷凝器之间设置有循环泵，且三者之间形成冷却水循环回路。

3.根据权利要求2所述的基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，其特征在于：所述多孔记忆合金包括上层、中层、下层，上层孔隙率设置为0.9，中层孔隙率设置为0.85，下层孔隙率设置为0.8。

4.根据权利要求3所述的基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，其特征在于：所述多孔记忆合金上中下三层材质相同，均设置为钛镍记忆合金，且多孔记忆合金的整体厚度设置为3mm。

5.根据权利要求4所述的基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，其特征在于：所述多孔记忆合金的制备方法，具体如下：

6.根据权利要求5所述的基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，其特征在于：所述冷却介质设置为氢氟醚或全氟碳化合物中的一种。

7.根据权利要求6所述的基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，其特征在于：所述液冷机柜采用玻璃材质制成，整体由多个玻璃面板拼接形成，且各玻璃面板之间设置密封。

8.根据权利要求6所述的基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，其特征在于：所述液冷机柜的顶部开设有与冷凝器管道相适配的通孔，且管道与通孔之间设置有密封件。

9.根据权利要求8所述的基于多孔记忆合金的服务器液冷调节装置，其特征在于：所述冷却介质的高度高于服务器与多孔记忆合金，低于液冷机柜顶部开设的通孔。

技术总结本发明公开了基于多孔记忆合金的服务器两相浸没式液冷智能调节装置，涉及数据中心服务器散热技术领域。本发明包括液冷机柜，所述液冷机柜的内部设置有冷却介质，所述液冷机柜的内壁底部等间距设置有多个服务器，且服务器浸没在冷却介质内；所述服务器的外表面安装有多孔记忆合金，多孔记忆合金在垂直方向上整体布设为三层，呈梯度孔隙分布，且多孔记忆合金从上到下孔隙率依次变小。本发明适用于应对数据中心中高热流密度服务器的液冷散热需求，同时通过调控机制能够灵活适应服务器设备工作状态的持续变化，在服务器功率和温度变化时自动调整孔隙大小，优化换热效率，保持服务器在不同工作状态下良好的换热性能和换热稳定性。技术研发人员：施娟,郝学桐,陈振乾受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23