液体冷却工作原理、系统组件及其仿真分析
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211、985硕士，从业16年+
从事结构设计、热设计、售前、产品设计、项目管理等工作，涉足消费电子、新能源、医疗设备、制药信息化、核工业等领域。
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避免“干燥”的失效模式，即，所有工作流体被加热成蒸汽，蒸发器中不存在流体来冷却部件。
为了处理热虹吸管的实际限制，可以使用强制液体回路，使用机械泵来循环整个系统中的工作流体，强制液体回路包含的几个组件，如下图所示，
强制液体冷却回路的经典例子
一个冷板附着在被冷却的装置上，液体在低压下被泵加压。加热的液体被泵送入热交换器，并通过自然或强制对流冷却。
一旦液体冷却，将流入冷板继续对热源进行冷却，重复这个过程。由于泵的力学性能，可能需要一个储液器来分离系统中滞留的空气，以避免空化和泵送压力的损失。
该系统的优点是由于机械泵的流量增加，大大增加了功耗限制。强制液体冷却回路通常不会出现干燥条件，因为流体以单相流的形式存在。
在过去的几年中，对液体冷却系统的需求已经增加，并采取了许多措施来减少这些系统的相关缺点。设计师的两个主要目标是提高可靠性和减少尺寸。
电子和冷却行业的几家大的公司已经开发出了新的设计来实现这些目标。
液体泵、热交换器、风扇和储液器都被组合成一个组件，以冷板作为唯一的外部组件，如下图所示。为了便于安装，系统在工厂进行了预先组装，并进行了压力检查。高可靠性的配件也被用于减少泄漏的风险。
集成的强制液体冷却系统与风冷的解决方案
英特尔在开发其液体冷却解决方案时也很注重集成，旨在提高可靠性，降低成本。然而，英特尔将液体泵和冷板组合成一个紧凑的单元，如下图所示，
英特尔的集成冷板和液体泵总成
英特尔还声称，储层的主要目的是提供额外的流体，以弥补液体通过较长塑料软管的渗透损失。通过使用金属管，英特尔已经将流体损失减少到不再需要储油器的程度，如下图所示。
英特尔集成液体冷却回路
随着英特尔对液体冷却组件的改进，他们还开发了一个测试程序，以确保在生产时系统无泄漏和可靠，流程图如下图所示，
英特尔液体冷却系统测试流程图
首先测试电机，并在运行过程中监测转速。接下来，在系统内抽真空，以检查初始泄漏。
如果系统能保持真空，那么在压力下引入氦，并使用质谱仪检查所有组件、软管和连接的泄漏。最后，系统充满精确量的冷却剂并密封。
市场需求推动了高可靠性、低成本的冷却解决方案发展。
戴尔开发了一种液体冷却系统，以性能提高作为其主要目标。面向的是高端用户，如图形专业人士和游戏玩家。
除了前面描述的正常液体冷却组件外，还引入了一个热电冷却组件，以将流体冷却到环境温度以下，如下图所示。
热电换热器
液体被泵送入第二个热交换器，该热交换器使用热电冷却器进行冷却，通过使用低于环境冷却的液体，可以大大降低系统内组件的温度，从而产生更大的性能和更长的寿命。
为了实现这种性能，戴尔系统需要一个复杂的硬件来监测系统的温度和控制热电冷却器，以避免破坏冷凝。
总之，所有的液体冷却回路的运行原理都一致，即使用冷却剂将热量从一个组件传递到一个远程热交换器。
由于市场对提高热性能的需求，液体冷却系统的研究和开发将继续产生更可靠、更便宜和性能更高的解决方案。
关于此类项目的热设计仿真分析，以文字形式给大家分享其中三个关键的知识点。
第一点，旋转区域的转速，转化成角速度的rad/s单位换算
这个之前在分享flotherm的内容时，有介绍过，如上图所示，
1rpm，即每分钟1转，1圈就是2π的角度，转换成角速度也就是2π/60秒（rad/s）
然后，再乘以相应的转速值即可。
方向可以通过±进行控制。
第二点，关于风扇的PQ曲线设置
风扇的PQ曲线，可根据供应商提供的曲线进行设定，注意单位即可，比如风量有的是CFM，有的是m³/s等，需要注意。
更多关于风扇的基础知识，可点击下方链接进行详细了解。
电子产品中风扇的基础知识：构造、仿真参数、串并联、噪音与选型建议（纯干货建议小白收藏！）
第三点，网格独立性验证
此步骤很重要，是核准我们仿真结果的关键，如果不知道如何使用的，尽量去看看我们完整的教程。
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网格独立性验证
基本思路：通过加密系统网格和关键区域的局部网格，以多组网格密度的仿真温度结果做对比，看温度的偏差是否在可接受范围（置信度）。
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参考文献
紧凑型热虹吸管的设计和性能评估，惠普实验室报告
英特尔先进液体冷却技术演示
超速CPU的混合冷却