研究内容

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以AI与数据中心冷却为重点，从两相流与相变传热延伸到余热利用

目前研究室的重点是AI与数据中心的热管理。其基础是我们长期开展的气液两相流，以及沸腾、蒸发和凝结等相变传热研究。

我们的研究从不同尺度展开：一方面研究CPU、GPU的高热流密度冷却以及气泡、液膜等基本现象；另一方面也继续研究热泵、结霜与除霜，以及冷却后回收热量的再利用。

01.AI与数据中心新一代冷却

Data Center Cooling

随着AI和HPC的发展，CPU、GPU以及整个机架的发热量不断增加。目前的数据中心液冷主要采用单相冷板，但在更高热负荷下，如果只依靠增加流量，泵功和温度不均匀的问题会越来越明显。利用沸腾潜热的两相冷却因此是我们重点研究的方向。

研究室主要研究径向扩张流道冷板，希望在沸腾过程中降低压降、抑制回流和流动不稳定，同时保持较高的传热性能。我们也研究多个CPU、GPU冷板的串联和并联、入口已经含有蒸汽时的运行稳定性，以及浸没式冷却和3D封装内部的局部冷却。

02.自吸式沸腾 Self-Pumping Boiling 利用气泡生长和膨胀造成的压力变化，通过多孔层把液体吸向加热面。蒸汽从扩张流道排出，液体则由多孔层补充，使供液和排汽尽量分开，从而改善高热流密度下的干涸问题。查看相关研究 »	03.两相流、相变传热与高性能传热表面 Two-Phase & Phase Change 我们研究流动沸腾、池沸腾、弹状流、薄液膜和凝结等现象，并结合高速可视化、温度和压力测量以及数值分析。流道尺寸、表面润湿性、微细结构、多孔材料以及工质物性都是研究重点。查看相关研究 »
04.新一代热泵与结霜/除霜 Heat Pump & Frost 我们研究低GWP制冷剂、自然工质和混合制冷剂的沸腾与凝结特性，同时研究空气源热泵的结霜和除霜。还通过改变表面润湿性和微细结构，观察其对霜层生长和融水排出的影响。查看相关研究 »	05.数据中心余热与未利用热能的利用 Waste Heat Utilization 液冷可以在较高温度下回收数据中心的热量。我们研究利用热泵进一步提高温度，用于热水、供暖或工业热源；同时也考虑蓄热、吸附和除湿材料，使回收的热量能够在需要的时候使用。查看以往相关研究 »

这5个方向并不是彼此独立的。数据中心冷却是目前主要的应用方向，两相流与相变传热、自吸式沸腾是其中的基础；冷却后得到的热量，再通过热泵、蓄热等技术加以利用。我们希望把这些问题放在同一个热管理体系中研究。