最新刊期
      2026年第47卷第1期

        数据中心冷却技术

      • 太空数据中心热控技术研究现状与展望 增强出版

        史佳豪, 张旭东, 杨敏, 刘静
        2026, 47(1): 1-19. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20251030004
        摘要：太空数据中心利用24 h太阳能与超低温环境实现计算能耗降低和效率提升，将为大规模航天任务与人工智能训练提供革命性算力支持。高效轻量化的热控系统是大功率太空数据中心的核心分系统之一，现有的航天器热控技术分为被动与主动2类，被动技术依赖自然势差构建基础热平衡，而主动技术则通过外部能量驱动来增强热控性能和调控灵活性。本文从太空数据中心发展趋势、太空热环境、航天器被动热控技术、航天器主动热控技术、太空数据中心热控技术展望5部分进行介绍。未来，需发展MW级散热功率、轻量化、在轨维护方便的热控分系统，以支撑太空数据中心向更高功率和更低成本方向的迫切需求。  
        关键词：太空数据中心;热控技术;主动散热;被动散热;高功率散热   
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        更新时间：2026-03-12

      • 高功率大面积AI芯片液冷技术进展

        邹启凡, 刘洪, 罗海亮, 杨荣贵
        2026, 47(1): 20-36. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20251011001
        摘要：随着人工智能（artificial intelligence，AI）技术的升级迭代，巨大的算力需求推动了AI芯片的发展，特别是近年来开发的芯粒（Chiplet）技术，为人工智能提供了高计算性能、高良品率、低成本的先进芯片封装集成方案，为AI发展提供了坚实的硬件支撑。Chiplet型芯片具有大面积、高发热功率的特征，其3D的芯片堆叠设计带来了热流分布不均匀、多层芯片导热路径长、填充热界面材料较厚等散热难题，成为了芯片性能提升的关键瓶颈，Chiplet型芯片的高效热管理成了人工智能发展的关键挑战。本文综述了芯片热管理的先进液冷技术进展，包括单相与两相液冷方案，基于冷却架构分为冷板式液冷、近结区液冷与浸没式液冷，并针对2.5D、3D Chiplet型芯片中的散热问题与冷却方案进行了总结，为高功率大面积AI芯片的液冷方案的应用与发展提供参考。  
        关键词：人工智能;Chiplet技术;芯片热管理;单相液冷;两相液冷   
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        更新时间：2026-03-12

      • 数据中心吸收式节能节水技术研究与应用进展

        隋增光, 林昊晟, 隋云任, 丁志雄, 曾维涛, 吴伟
        2026, 47(1): 37-50. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250820002
        摘要：数据中心算力需求不断攀升导致能耗激增，而其消耗的电能几乎全部转化成废热，该特性推动了余热回收技术的发展。吸收式技术以热驱动为特征，可在降低电力消耗的同时实现余热的多功能利用。然而，现有关于吸收式技术的研究多集中于建筑和工业余热场景。本文综述了面向数据中心的新型吸收式技术体系，涵盖器件级热管理、余热制冷、余热储能、余热发电以及空气取水5个方向。在器件热管理方面，吸收式盐水散热器可实现高达21 ℃的温降（热通量为25 kW/m²）；对比了单级、双级与增压吸收式制冷系统在40~60 ℃驱动热源下的性能差异，性能系数（COP）可达0.7以上；评估了吸收式储热在削峰填谷与可再生能源耦合中的作用；探讨了余热发电在低品位热源下的发电效率；分析了余热空气取水和冷却塔排风回收对节水潜力的贡献，可使水资源利用效率（WUE）降低约75%；总结了吸收式技术应用于数据中心时所面临的关键技术挑战，包括材料稳定性、传热传质强化方法、系统控制策略与工程集成等。本研究为吸收式技术在数据中心的多元化利用提供了新的技术路径，对实现数据中心节能节水具有重要意义。  
        关键词：数据中心;余热利用;吸收式技术;节能;节水   
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        更新时间：2026-03-12

      • 数据中心高密度机柜的风冷系统及其散热能力分析

        王馨翊, 王露, 陈晓轩, 李弘锐, 李震
        2026, 47(1): 51-58. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250702002
        摘要：随着信息技术的飞速发展和智能算力的广泛应用，单机柜的功率密度不断攀升。这种高功率密度配置在显著提升计算能力的同时，也带来了严峻的散热挑战。针对当前仍以风冷技术为主的数据中心，本文对微通道两相自驱动机柜级风冷系统进行了实验测试，测试结果表明：该系统可实现40 kW的换热能力。将该系统应用于太原某高密度机柜的示范工程中，实测数据显示，在满载条件下，机柜发热功率达到30 kW，本系统能够有效满足其散热需求。并基于实验数据构建了换热过程模型，研究了未来两相自驱机柜级风冷末端在不同外部条件下的换热能力，以期探索风冷系统的换热能力极限。结果显示：在机柜级末端回风温度维持在35 ℃、冷水源温度低至12 ℃、末端迎面风速高达5 m/s的条件下，风冷末端可实现65.2 kW的散热量。通过实验验证和理论分析，可为存量风冷数据中心进一步提升算力提供新的可能性和技术支撑。  
        关键词：智算;高密度机柜;风冷系统;冷却能力   
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        更新时间：2026-03-12

      • 数据中心冷却与余热回收协同性能优化及不确定性分析

        陈姝伊, 张泉, 朱轶群, 翟志强, 李俊山, 郭振君
        2026, 47(1): 59-70. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250820004
        摘要：数据中心冷却与余热回收系统多参数耦合导致控制复杂，模型、测量及执行误差显著降低控制精度，制约系统能效提升。本文针对多目标冲突影响数据中心综合性能，以及参数不确定性导致的性能波动、运行风险量化难题，以东江湖大数据产业园湖水源冷却-余热回收耦合系统为对象，提出兼顾系统能耗与运行费用的多目标优化策略，并采用蒙特卡洛模拟量化控制策略在不确定性下的鲁棒性。相较于规则控制，多目标优化使耦合系统能耗与运行费用分别降低11.07%和16.25%，PUE降低0.01；对比单目标能耗优化，其能耗仅增加0.28%而运行费用降低3.20%；与单目标电费优化相比，能耗降低0.77%且运行费用仅增加0.54%。多目标优化通过多目标协同，虽单一性能指标变异系数略高于单目标优化，其能耗变异系数比单目标电费优化低2.8%，电费变异系数比单目标能耗优化低2.2%，蓄放热模式误判率相对较低，在多参数不确定性下具有全局鲁棒性优势。  
        关键词：数据中心;余热回收;多目标优化;不确定参数;控制策略   
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        更新时间：2026-03-12
      • 周峰, 田旭文, 陈鸣飞, 彭妍妍, 姚克文, 马国远
        2026, 47(1): 71-79. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250808003
        摘要：数据中心余热回收利用是当前数据中心绿色低碳化发展的关键技术路径之一，深入分析其全年能耗及碳排放，合理评价系统综合效率，对有效推动数据中心资源综合利用具有重要意义。本文针对耦合制冷的数据中心冷热一体化综合系统，从能量和碳排放2个维度提出了综合㶲效率ηGEX及综合碳效率ηGOC评价指标，并进行验证，结果表明：综合㶲效率指标可以准确评价数据中心冷热一体化综合系统的效率，其中拉萨的系统综合㶲效率达到16.58%，哈尔滨的最低，为15.39%；综合碳效率指标可以具体量化冷热一体化综合系统替代不同传统系统的实际降碳收益，根据供热方式的不同，拉萨的系统综合碳效率可以达到3.75~4.45。本文所提的2个评价指标可以有效评估数据中心冷热一体化综合系统的余热回收利用效率并降碳收益，对推动数据中心余热利用落地实施及升级改造具有指导意义。  
        关键词：数据中心;综合系统;余热回收;综合㶲效率;综合碳效率   
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        更新时间：2026-03-12

      • 射流冲击冷却热力-水力性能多目标优化研究

        关苏敏, 丁若晨, 王宁波, 叶青平, 郑志美, 邵双全
        2026, 47(1): 80-87. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250812002
        摘要：探索高效、清洁、节能的冷却方案是数据中心脱碳的重要途径。本文提出一种变间距多射流直接芯片冷却方案，旨在提高传热系数并改善温度均匀性。研究了冷却剂流量、入口温度、针翅设计参数及射流孔间距对热阻、压降、温度标准差和努塞尔数的影响。基于计算流体力学（CFD）和拉丁超立方采样实验设计生成用于构建代理模型的数据集，建立了以结构和热参数为输入，热阻、压降、温度均匀性为输出的人工神经网络模型，并采用基于均匀搜索的约束多目标优化算法（CMOES）求解优化模型。优化结果表明：最优设计在热力-水力性能上均优于初始设计及现有研究，具有良好工程应用前景。  
        关键词：数据中心;射流冲击冷却;高热流密度;代理模型;多目标优化   
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        更新时间：2026-03-12
      • 张义奇, 黄烁全, 历秀明, 狄彦强, 宋孟杰, 韩宗伟
        2026, 47(1): 88-95. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250602001
        摘要：将数据驱动的故障诊断模型用于数据中心空调系统，可有效提高其运行可靠性。但此类模型通常缺乏诊断依据，限制了其广泛应用。本文建立了基于典型机器学习算法的复合空调系统故障诊断模型，对比了各模型诊断性能，并基于SHAP（shapley additive explanation）方法对诊断模型进行了可解释性研究。结果表明：基于卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）的故障诊断模型在热管及蒸气压缩模式下性能均为最优，在各分类下F-1值均高于0.999。热管模式下，CNN模型诊断所依据的主要特征为冷凝器风机频率、室外温度及制冷剂泵功耗；在蒸气压缩模式下则为室外温度、压缩机频率和过冷度。  
        关键词：数据中心;复合空调系统;故障诊断;可解释性研究   
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        更新时间：2026-03-12

      • 智算中心蒸发冷却风液协同冷却系统构建与实验验证

        高远, 黄翔, 冯世豪, 褚俊杰
        2026, 47(1): 96-104. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20251103001
        摘要：针对智算中心高功率密度散热难题，本文提出一种风液同源液冷系统。该系统通过统一冷源协同供冷，采用“先风冷、后液冷”的梯级水流设计，以降低㶲损失并实现冷量的品位匹配。研究通过CFD模拟优化了冷源机组流道，并实验测试了其在高温高湿、中温中湿及低温3种工况下的性能。结果表明：优化机组在高温工况下出水温度低至32.17 ℃，COP最高达28.03；中温工况下可实现完全自然冷却；低温工况下COP峰值达33.4，且运行稳定。系统整体逼近度为0.1~1.8 ℃，冷却能力达105.3%，性能优于国标。本研究为高密度智算中心提供了一种高效可行的冷却解决方案。  
        关键词：风液同源;智算中心;蒸发冷却;梯级散热;逼近度   
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        更新时间：2026-03-12

      • 数据中心空气冷却器的通道传热强化技术研究

        王子星, 陶文铨
        2026, 47(1): 105-112. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250117002
        摘要：通过数值仿真方法研究了传统球冠丁胞以及3种新型丁胞（椭球冠形、圆角棒形、圆角梯形）在数据中心空气冷却器换热芯中应用的流动与传热强化特性，所研究Re范围为5 728~11 176。结果表明：传统球冠丁胞的传热强化能力有限，其最大PEC（性能评价指标）为1.067（球冠丁胞R15h2，Re=8 383）。而相较于球冠丁胞，3种新型丁胞通道中的高流速区域均更加靠近壁面，使得壁面边界层更薄，从而强化了传热。而在3种新型丁胞之间，通道上壁面处的近壁面高流速区域以及流体冲击效应使圆角棒形丁胞通道的传热能力优于椭球冠形丁胞，更加复杂的二次流漩涡使圆角梯形丁胞的传热能力优于圆角棒形丁胞。圆角梯形丁胞的传热强化效果最好，在等泵功下相较于平直板片通道最高可强化传热33%（Re=5 728），而在测试Re范围内其PEC均大于1.27。  
        关键词：数据中心;强化传热;丁胞结构;空气冷却器   
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        更新时间：2026-03-12

      • 液氦温区吸附测量中非等温段气体量估算方法对比分析

        孟庆航, 曹海山
        2026, 47(1): 113-118. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250312001
        摘要：在液氦温区，多孔材料吸附量的测量通常采用体积法。由于吸附量测量装置分为低温部分和室温部分，连接2部分的气体管路上分布着从测量温度到室温的温度梯度。这一温度分布难以在实验中直接获取，因此需通过近似处理来估算该非等温管路内气体的含量，并进一步计算吸附量。本文总结了已有的4种对该非等温段的近似处理方法，并提出一种基于变导热系数一维导热的非等温段温度分布。以该温度分布为基准，分析了不同实验条件下，4种方法对吸附量测量结果的影响。结果显示，相较于全低温法和分段处理法，全室温法和线性分布法用来估计非等温段所含气体量造成的误差相对较小。但在测量温度较高、室温较低、非等温段体积较大、吸附剂装填量较小以及单位质量吸附量较低的实验条件下，这2种方法可能会导致超过10%的测量误差。  
        关键词：吸附量;体积法;温度分布;液氦温区   
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        更新时间：2026-03-12

      • 低GWP混合工质用于汽车热泵空调的性能研究

        孙赛男, 张惠林, 赵峰, 耿子海, 朱喻成, 胡芃
        2026, 47(1): 119-126. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250101001
        摘要：对比分析了R134a、R1234yf、R290、R410A和8种含阻燃剂R1216的混合工质的基础热物性和汽车热泵空调工况下的循环性能，包括R1216分别与R1234ze（E）、R152a、R1234yf、R290和R1270组合的5种二元混合物和3种三元混合物R1234yf/R161/R1216、R134a/R161/R1216、R1123/R32/R1216。结果表明：8种混合工质满足GWP均小于150，温度滑移小于3 ℃，具有较好的环保性能和运行稳定性；R152a/R1216（60/40）的热物性和循环性能接近R134a，且制热COP提升约11%；R290/R1216（60/40）、R1270/R1216（60/40）、R1234yf/R161/R1216（40/40/20）和R134a/R161/R1216（10/50/40）表现出较高的单位容积制冷/热量，与R134a的相对值在113%~180%；R1123/R32/R1216（60/20/20）的制冷COP相对R134a和R410A仅84%和93%，但单位容积制冷/热量最大，且分别优于R410A约104%和109%。上述混合工质在电动汽车热泵等移动式小型制冷系统上具有一定的应用前景，但实际应用及推广还需要进一步的实验验证。  
        关键词：阻燃剂R1216;制冷剂替代;混合工质;热泵空调   
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        更新时间：2026-03-12
      • 张晨光, 梁坤峰, 陈浩远, 王林, 陈彬, 曹勇, 段浩磊, 李硕鹏, 朱登宇, 何亚茹, 杨大鹏
        2026, 47(1): 127-137. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20241219001
        摘要：电动汽车热管理系统在提升车内舒适性和电池性能方面成为关键研究方向。针对乘员舱与动力电池的不同温度响应特性，提出了一种直冷系统架构，并基于环境温度、车辆运行状态及实时温度信息，设计了双对象温控策略。策略能够动态调整乘员舱与电池的温控优先级，确保整车最佳热管理效果。在实验环境舱中搭建了热管理系统台架，并开发了整车热管理系统的仿真模型。在不同行驶工况和环境温度条件下，对3种温控策略完成了性能对比。结果表明：双对象温控策略在多种环境温度条件下展现出优越的温度控制能力和能效表现，并在电池SOC恢复方面表现出最佳性能；在35 ℃的高温环境下，乘员舱和电池温度分别在51 s、547 s达标；在-7 ℃的低温环境下，乘员舱和电池温度分别在127 s与365 s内达预设值，且SOC恢复率显著提高。虽然双对象温控策略增加了能耗（相比乘员舱温控策略高出约1.2%~3.0%），但显著提升了电池温控效率和整体系统性能，具有较高的实际应用潜力。  
        关键词：电动汽车;直冷系统;控制策略;温控特性;能量流   
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        更新时间：2026-03-12
      • 岑晓彤, 王锡, 侯宏娟, 徐宝萍
        2026, 47(1): 138-146. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20241224001
        摘要：及时识别出区域供冷/热系统因发生泄漏而导致的故障状态并诊断出泄漏的具体位置和程度可以保障系统的安全运行。为了解决传统基于数据驱动的方法过度依赖数据质量和数量的问题，提高故障监测与诊断模型的鲁棒性，本文构建了一种基于证据驱动和神经网络的区域供冷/热系统故障监测及诊断模型。该模型可以利用基于证据KNN分类器的故障监测模型对系统运行状态进行监测，再通过基于神经网络的故障诊断模型来确定系统的泄漏位置与泄漏量。以河北承德地区一实际区域供热系统为案例对模型开展研究与分析，结果显示：该方法对区域供冷/热系统的故障监测及诊断的准确率为95.8%。  
        关键词：区域供冷/热系统;证据驱动;状态监测;故障诊断   
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        更新时间：2026-03-12

      • 地铁站台板下空间的迷宫式水蓄冷研究

        谢源源, 罗燕萍, 王静伟, 张文武, 许雄文
        2026, 47(1): 147-154. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250102001
        摘要：空调蓄冷技术是实现“削峰填谷”的重要措施，本文提出利用地铁站台板下空间制作迷宫式蓄冷水池的水蓄冷方案。为研究该方案的可行性，首先根据雷诺数相似准则对原模型设计缩尺模型实验，并采用不同湍流模型进行蓄冷水池释冷与蓄冷过程的数值模拟，对比实验与数值模拟结果表明：该类迷宫式蓄冷水池混合流的湍流模型采用大涡模型更为准确。在此基础上，数值模拟结果表明：地铁站台板下空间采用迷宫式水蓄冷的蓄冷与释冷的恒温层体积比约为60%。  
        关键词：地铁空调;迷宫式水蓄冷;湍流模型;模型实验   
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        更新时间：2026-03-12

      • 不同齿形结构水平管对冷凝换热及压降特性的影响

        陈浩南, 黄理浩, 陶乐仁, 张秋夏
        2026, 47(1): 155-163. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20241220006
        摘要：为研究不同齿形结构水平管内冷凝换热和压降特性，揭示不同齿形结构带来强化传热的机制，对外径为8 mm的换热管进行实验，旨在分析其冷凝传热系数与管内压降特性。结果表明：随着质量流速的升高，测试管的冷凝传热系数和管内压降均增加；而冷凝温度的升高则导致两者均下降。强化管传热系数比光滑管提高38.5%~115.6%，压降提高49%~173%。螺旋结构在管内引发的二次环流有效提高了换热；较大的齿高和较小的齿顶角使制冷剂在流经齿尖时产生更强烈的湍流；增加齿数提升了传热面积。对比单位压降传热系数，得出18°强化管综合性能最好，螺旋角强化传热的同时大幅增加压降，因此不能一味地提高强化结构去追求更好的换热。通过不同的传热和压降关联式与实验值进行对比，Olivier关联式减少了等效雷诺数在关联式中的权重，调节了湍流程度对结果的影响，对传热系数预测精度较好。Hirose考虑了Lockhart–Martinelli参数和两相压降乘数等，提高压降预测的准确性，平均绝对误差分别为11.4%、18.2%。  
        关键词：齿形结构;R513A;冷凝换热;压降;关联式   
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        更新时间：2026-03-12

      • 基于对称型特斯拉阀微通道换热器的传热及流动特性研究

        姚志敏, 文鹏程, 赵谍, 袁潇康, 江胤辉, 焦锐, 黄子文
        2026, 47(1): 164-172. DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20250122003
        摘要：随着电子设备集成度和功率密度的不断提高，散热问题已成为限制高性能电子设备发展的关键瓶颈之一。针对该问题，本文提出一种基于对称型特斯拉阀结构的微通道换热器，通过内置梯形凸起、月牙形凸起和扇贝形凸起等分流岛设计，强化了流体的扰动与混合效果。采用ANSYS FLUENT数值模拟，分析了不同分流岛结构对微通道传热和流动特性的影响规律，并研究了圆弧角θ、节距L等几何参数对性能的优化作用。研究结果表明：与传统平行直管微通道（PSTM）相比，3种新型结构显著提高了努塞尔数（Nu）和综合评价指标（PEC），其中内置梯形凸起结构的对称型特斯拉阀微通道（TSTM）的PEC达到1.04~1.20，综合性能表现最佳。通过几何参数优化，发现θ=18°、L=3.0 mm的TSTM具有最高的传热效率和最优的综合性能。  
        关键词：对称型特斯拉阀微通道;内置分流岛;强化换热;流动阻力   
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        更新时间：2026-03-12
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