AI与数据中心新一代冷却
面向单相液冷的下一阶段，研究如何稳定地利用沸腾进行高热流密度冷却。
随着CPU、GPU性能和集成密度的提高，AI服务器以及整个机架的发热量不断增加。直接液冷正在快速普及，但如果继续单纯增加冷却液流量，泵功和温度不均匀的问题会越来越明显。
因此，我们研究利用沸腾潜热的两相冷却。基本想法不是设法避免沸腾，而是让沸腾和两相流保持稳定、可控。
研究重点
- 高功率CPU、GPU两相冷板
- 扩张流道降低压降并抑制回流
- 多个冷板的串联与并联稳定性
- 两相入口、浸没式冷却与3D封装冷却
径向扩张流道冷板
我们研究的径向扩张流道，从入口到出口逐渐增大流道截面积。这样，即使沸腾过程中蒸汽体积不断增加，下游仍有足够的流动空间，有利于降低压降并减少回流。
目前已经研究了低流量、入口本身为两相流，以及结合多孔材料进行三维供液等条件。
多个CPU、GPU的稳定冷却
实际数据中心中，不是只冷却一个冷板。多个冷板串联或并联以后，流量分配以及上游产生的蒸汽都会影响下游冷却性能。
现在的研究重点之一，就是把多个热源作为一个系统来分析，研究串并联条件下的流动稳定性和冷却性能。
下一步研究
除了两相冷板，我们也在研究介电液体浸没式冷却、3D封装内部的局部冷却，以及利用多孔结构进行三维供液。根据不同的热流密度和封装结构，考虑如何选择和组合不同的冷却方式。
相关研究成果
- Sihui Hong 等，“Experimental research on cooling performances of radial expanding-channeled heat sinks applied for multiple heat sources,” Applied Thermal Engineering (2023).
- Zhengyong Jiang 等，“Experimental study on flow boiling of two rectangular expanding microchannel heat sinks in series connection and flow patterns analysis,” International Communications in Heat and Mass Transfer (2024).
- Sihui Hong, Chaobin Dang, Eiji Hihara, “Experimental investigation on flow boiling characteristics of radial expanding minichannel heat sinks applied for two-phase flow inlet,” IJHMT (2020).
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