射流辅助单相浸没式油冷服务器的数值模拟研究

梁瑞升; 魏健健

doi:10.12465/issn.0253-4339.20260417001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

射流辅助单相浸没式油冷服务器的数值模拟研究

XXXX | 更新时间：2026-07-30

- 射流辅助单相浸没式油冷服务器的数值模拟研究
- Numerical Simulation Study of Jet-Assisted Single-Phase Immersion Oil Cooling for Servers
- 制冷学报 2026年页码：1-9
- 作者机构：
  
  1.浙江大学制冷与低温研究所杭州 310027
  2. 全省制冷与低温技术重点实验室杭州 310027
- 作者简介：
  
  魏健健，男，博士，副教授，浙江大学制冷与低温研究所，0571-87953944，E-mail：weijzju@zju.edu.cn。研究方向：建筑通风、数据中心热管理、低温传热等。
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20260417001
  中图分类号： TB657.5;TK124;TP308
- 收稿：2026-04-17，
  
  修回：2026-05-29，
  
  录用：2026-06-04，
  
  网络首发：2026-07-30，
- 稿件说明：
移动端阅览
梁瑞升，魏健健. 射流辅助单相浸没式油冷服务器的数值模拟研究［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-9.

Liang Ruisheng，Wei Jianjian. Numerical Simulation Study of Jet-Assisted Single-Phase Immersion Oil Cooling for Servers［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-9.
梁瑞升，魏健健. 射流辅助单相浸没式油冷服务器的数值模拟研究［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-9. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260417001.

Liang Ruisheng，Wei Jianjian. Numerical Simulation Study of Jet-Assisted Single-Phase Immersion Oil Cooling for Servers［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-9. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260417001.

摘要

针对单相浸没式油冷服务器中旁路流动明显、散热器通道内有效流量不足及局部热点突出的问题，本文提出前置射流辅助冷却方案，并采用数值模拟方法研究其流量重新分配与散热强化规律。研究表明，增加射流可通过局部冲击、滞止增压和卷吸作用增强散热器通道入口处的动量和流体更新能力。同时，射流比主要影响强化强度，每个GPU散热器对应的射流孔数主要影响覆盖范围与温度均匀性。综合对比可知，5孔、射流比0.8为最佳射流工况，其GPU最高温度由99.12 ℃降至82.10 ℃，温度标准差由2.54 ℃降至0.26 ℃，表现出较好的综合散热性能。

Abstract

A front-jet-assisted cooling scheme is proposed for single-phase immersion oil-cooled servers to address severe bypass flows， insufficient effective flows inside heat sink channels， and local hotspots. Numerical simulations were performed to investigate the associated flow redistribution and mechanisms for heat-transfer enhancement. The results show that introducing front jets enhanced the coolant momentum and renewal at the heat sink channel entrance through local impingement， stagnation pressurization， and entrainment. In addition， the jet flow ratio primarily governed the enhancement intensity， whereas the number of jet holes assigned to each GPU heat sink primarily affected the coverage range and temperature uniformity. Comprehensive comparison indicates that the case with five jet holes and a jet ratio of 0.8 demonstrated the best overall performance， reducing the maximum GPU temperature from 99.12 ℃ to 82.10 ℃ and the temperature standard deviation from 2.54 ℃ to 0.26 ℃.

关键词

Keywords

references

张子仪，蔡泽祥，郭采珊，等 . 面向泛在电力物联网的分布式云数据中心优化选址［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 3 ）： 36 - 42 .

Zhang Ziyi ， Cai Zexiang ， Guo Caishan ， et al . Optimization of distributed cloud computing data center layout for ubiquitous power Internet of Things ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 3 ）： 36 - 42 .

卢子敬，邓艺欣，蒋霖，等 . “东数西算”背景下大型数据中心建设对电网规划的影响研究［J］. 全球能源互联网， 2022 ， 5 （ 6 ）： 552 - 562 .

Lu Zijing ， Deng Yixin ， Jiang Lin ， et al . Research on the influence of large-scale data center construction on power grid planning under the background of east digital west computing ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2022 ， 5 （ 6 ）： 552 - 562 .

Saini M ， Webb R L . Heat rejection limits of air cooled plane fin heat sinks for computer cooling ［C］// ITherm 2002 . Eighth Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems ， 2002 ： 1 - 8 .

Jr Ellsworth M J ， Goth G F ， Zoodsma R J ， et al . An overview of the IBM power 775 supercomputer water cooling system ［J］. Journal of Electronic Packaging ， 2012 ， 134 （ 2 ）： 020906 .

Wang Han ， Gan Yunhua ， Li Rui ， et al . Experimental study on the thermal performance of a liquid-cooled heat sink integrating heat pipes for dual CPU servers ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2024 ， 236 ： 121851 .

Huang Yongping ， Deng Zilong ， Chen Yongping ， et al . Performance investigation of a biomimetic latent heat thermal energy storage device for waste heat recovery in data centers ［J］. Applied Energy ， 2023 ， 335 ： 120745 .

Satyanarayana G ， Ruben Sudhakar D ， Muthya Goud V ， et al . Experimental investigation and comparative analysis of immersion cooling of lithium-ion batteries using mineral and therminol oil ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2023 ， 225 ： 120187 .

Ali A . Thermal performance and stress analysis of heat spreaders for immersion cooling applications ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2020 ， 181 ： 115984 .

Kuncoro I W ， Pambudi N A ， Biddinika M K ， et al . Immersion cooling as the next technology for data center cooling： a review ［J］. Journal of Physics： Conference Series ， 2019 ， 1402 （ 4 ）： 044057 .

Shah J M ， Eiland R ， Rajmane P ， et al . Reliability considerations for oil immersion-cooled data centers ［J］. Journal of Electronic Packaging ， 2019 ， 141 （ 2 ）： 021007 .

Chen Xi ， Huang Yongping ， Xu Shijie ， et al . Thermal performance evaluation of electronic fluorinated liquids for single-phase immersion liquid cooling ［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer ， 2024 ， 220 ： 124951 .

Eiland R ， Fernandes J ， Vallejo M ， et al . Flow Rate and inlet temperature considerations for direct immersion of a single server in mineral oil ［C］// Fourteenth Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems （ITherm）， 2014 ： 706 - 714 .

Huang Yongping ， Ge Junlei ， Chen Yongping ， et al . Natural and forced convection heat transfer characteristics of single-phase immersion cooling systems for data centers ［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer ， 2023 ， 207 ： 124023 .

Shrigondekar H ， Lin Y C ， Wang Chichuan . Investigations on performance of single-phase immersion cooling system ［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer ， 2023 ， 206 ： 123961 .

Liu Hongmin ， Chang Zhe . Multi-objective optimization of temperature uniformity in the immersion liquid cooling cabinet with Taguchi-based grey relational analysis ［J］. International Communications in Heat and Mass Transfer ， 2024 ， 154 ： 107395 .

Zhang Yingying ， Wang Yu ， Kosonen R ， et al . Numerical research on the flow and heat transfer characteristics in the immersion jet cooling for servers ［J］. Case Studies in Thermal Engineering ， 2024 ， 60 ： 104748 .

He Juan ， Deng Qinghua ， Xiao Kun ， et al . Heat transfer enhancement by V-shaped protrusions on jet plate under different crossflow conditions ［J］. International Communications in Heat and Mass Transfer ， 2023 ， 141 ： 106597 .

Luo Qingyi ， Wang Changhong ， Wen Haiping ， et al . Research and optimization of thermophysical properties of sic oil-based nanofluids for data center immersion cooling ［J］. International Communications in Heat and Mass Transfer ， 2022 ， 131 ： 105863 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

分液隔板结构对分液冷凝系统性能的影响

CO2微通道气冷器流量分配和换热特性的数值模拟及验证

气体导流装置对微通道蒸发器性能的影响

静态条件下EL系列表面活性剂促进HCFC-141b水合物高密度蓄冷

集中空调系统末端研究现状与展望