本發(fā)明涉及計算機散熱，具體為一種塔式計算機主機的液冷散熱方法。

背景技術(shù)：

1、塔式計算機主機在高性能運算和游戲處理場景中對散熱性能的需求愈發(fā)嚴(yán)格，傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱方式因散熱能力有限，無法滿足高功耗組件對穩(wěn)定性和安全性的要求，因此，液冷散熱系統(tǒng)逐漸成為主流散熱解決方案之一。

2、液冷散熱系統(tǒng)通過液體循環(huán)將熱量導(dǎo)出計算機硬件中的冷排中散發(fā)，具有散熱效率高、噪音低的優(yōu)勢。而現(xiàn)有液冷散熱技術(shù)存在如下問題：

3、液冷系統(tǒng)中的管路因長期運行受到冷卻液循環(huán)產(chǎn)生的機械應(yīng)力和熱循環(huán)疲勞影響，極易在應(yīng)力集中區(qū)域和材料老化點發(fā)生失效，進而導(dǎo)致漏液事故。目前，缺乏實時有效的監(jiān)測手段來判斷管路是否存在潛在疲勞失效的風(fēng)險。

4、在現(xiàn)有液冷系統(tǒng)中，若流體分布不均和管路局部溫度異常升高時，無法通過傳統(tǒng)監(jiān)測手段及時發(fā)現(xiàn)問題。液冷系統(tǒng)中的流速、壓強和溫度變化復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)缺乏一種能實時反映管路內(nèi)部流體狀態(tài)和熱分布狀態(tài)的整體分析方法，而無法實現(xiàn)對泄漏隱患的精準(zhǔn)預(yù)測。

5、現(xiàn)有液冷系統(tǒng)在發(fā)生泄漏時，通常無法做到快速響應(yīng)與有效隔離。冷卻液泄漏會直接損壞主板、顯卡的硬件，而傳統(tǒng)設(shè)計缺乏可靠的應(yīng)急處理機制，導(dǎo)致硬件損壞的概率增加。

6、液冷系統(tǒng)的冷頭和接頭處因長期承受高壓和高溫作用，成為泄漏的高風(fēng)險區(qū)域?，F(xiàn)有技術(shù)的密封設(shè)計多依賴單層密封材料，長期使用后因老化、材料失效和安裝不當(dāng)導(dǎo)致密封性能下降，無法有效保障液冷系統(tǒng)的長期運行安全性。

7、因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員提供一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，以解決上述提出的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，包括：

3、步驟1、采用高強度復(fù)合材料管路構(gòu)建液冷循環(huán)通路，管路包括內(nèi)層、中間層和外層，內(nèi)層為聚四氟乙烯材料，中間層嵌入光纖布拉格光柵傳感器，外層包覆凱夫拉纖維網(wǎng)，在管路的冷頭和接頭處設(shè)置雙層密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為耐高溫硅膠密封圈，外層采用磁吸對接式密封；

4、步驟2、在復(fù)合材料管路的冷排與冷頭間安裝流速傳感器、壓強傳感器和溫度傳感器，結(jié)合光纖布拉格光柵傳感器獲取的應(yīng)變數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測液冷系統(tǒng)的關(guān)鍵物理參數(shù)，基于監(jiān)測到的流速和壓強數(shù)據(jù)，分析冷卻液在管路內(nèi)的流體狀態(tài)是否正常，結(jié)合光纖布拉格光柵傳感器監(jiān)測的應(yīng)變變化，判斷管路是否存在機械應(yīng)力集中區(qū)域和材料疲勞風(fēng)險；

5、步驟3、根據(jù)獲取的流速、壓強和溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合溫度傳感器采集的溫度變化情況，分析冷卻液在管路內(nèi)的熱傳導(dǎo)特性及溫度分布，結(jié)合流速與壓強監(jiān)測結(jié)果對管路內(nèi)存在的異常區(qū)域進行識別，形成液冷通路的實時溫度、流速和壓強分布模型；

6、步驟4、將基于流速、壓強、溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)構(gòu)建的液冷分布模型輸入到液冷系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型中，通過實時監(jiān)測更新模型中的流體分布和熱分布信息，基于數(shù)字孿生模型對管路內(nèi)部的高應(yīng)力集中區(qū)域和溫度異常區(qū)域進行預(yù)測，結(jié)合實時數(shù)據(jù)分析判斷冷卻液是否存在泄漏隱患，定位泄漏區(qū)域；

7、步驟5、在判斷液冷系統(tǒng)存在泄漏隱患時，系統(tǒng)控制單元通過主動響應(yīng)機制關(guān)閉水泵以停止冷卻液循環(huán)，且啟用冷排的風(fēng)冷散熱模塊作為臨時散熱方案，將流速、壓強、溫度以及光纖布拉格光柵傳感器的應(yīng)變數(shù)據(jù)記錄到系統(tǒng)日志，通過操作系統(tǒng)界面向用戶提供泄漏位置和相關(guān)數(shù)據(jù)的診斷報告。

8、優(yōu)選的，所述步驟1中管路內(nèi)層采用聚四氟乙烯材料，其中，厚度t滿足以下關(guān)系：

9、

10、其中，t為管壁厚度，p為冷卻液的工作壓力，r為管路的內(nèi)半徑，σmax為管路材料的最大允許應(yīng)力。

11、優(yōu)選的，所述步驟1中的光纖布拉格光柵傳感器實時監(jiān)測管路的應(yīng)變變化，波長漂移δλ與應(yīng)變∈滿足以下關(guān)系：

12、δλ＝k·∈，

13、其中，δλ為光柵波長漂移，k為光纖靈敏度常數(shù)，∈為管路的應(yīng)變。

14、優(yōu)選的，所述步驟2中，通過流速傳感器測得冷卻液的流速v，其中，計算公式為：

15、

16、其中，v為冷卻液的流速，l為超聲波傳感器間的距離，δt為超聲波傳播的時間差。

17、優(yōu)選的，所述結(jié)合壓強傳感器監(jiān)測的壓強數(shù)據(jù)p和流速數(shù)據(jù)v，利用伯努利方程計算冷卻液的流體狀態(tài)：

18、

19、其中，p為流體靜壓，ρ為冷卻液密度，v為流速，g為重力加速度，h為流體高度。

20、優(yōu)選的，所述步驟3中溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)t滿足以下熱傳導(dǎo)方程：

21、

22、其中，t為溫度，t為管壁厚度，α為熱擴散系數(shù)，

23、

24、其中，k為冷卻液的導(dǎo)熱系數(shù)，ρ為冷卻液的密度，c為冷卻液的比熱容。

25、優(yōu)選的，所述結(jié)合流速與溫度分布模型，利用數(shù)字孿生技術(shù)動態(tài)更新管路內(nèi)的流體分布和熱分布信息，對高應(yīng)力集中區(qū)域和溫度異常區(qū)域進行預(yù)測。

26、優(yōu)選的，所述數(shù)字孿生模型中采用支持向量機算法對流速、壓強、溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)進行分類預(yù)測，決策函數(shù)為：

27、

28、其中，x為輸入特征向量，yi為樣本分類標(biāo)簽，k(xi，x)為核函數(shù)，b為偏置，αi為支持向量權(quán)重。

29、優(yōu)選的，所述若預(yù)測到泄漏隱患時，主動關(guān)閉水泵，停止冷卻液循環(huán)，且啟動冷排風(fēng)冷模式作為臨時散熱方案。

30、優(yōu)選的，所述系統(tǒng)記錄流速、壓強、溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)，生成診斷報告，通過操作系統(tǒng)界面向用戶提供泄漏位置及相關(guān)數(shù)據(jù)的診斷信息。

31、本發(fā)明提供一種塔式計算機主機的液冷散熱方法。具備以下有益效果：

32、1、本發(fā)明通過在液冷管路中嵌入光纖布拉格光柵傳感器，實時監(jiān)測管路的應(yīng)變變化，實現(xiàn)對管路機械應(yīng)力集中區(qū)域和長期疲勞狀態(tài)的精準(zhǔn)監(jiān)測，得到提前預(yù)測管路潛在疲勞失效風(fēng)險的效果，有效提升液冷系統(tǒng)的長期可靠性。

33、2、本發(fā)明通過構(gòu)建液冷系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型，結(jié)合實時采集的流速、壓強、溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)，動態(tài)更新流體分布和熱分布信息，實現(xiàn)對管路內(nèi)部高應(yīng)力集中區(qū)域和溫度異常區(qū)域的精準(zhǔn)預(yù)測，得到準(zhǔn)確判斷液冷系統(tǒng)潛在泄漏隱患并快速定位泄漏區(qū)域的效果，大幅提升系統(tǒng)故障預(yù)防能力。

34、3、本發(fā)明通過設(shè)計主動響應(yīng)機制，在監(jiān)測到液冷系統(tǒng)存在泄漏隱患時，系統(tǒng)控制單元能迅速關(guān)閉水泵、停止冷卻液循環(huán)，且啟用冷排的風(fēng)冷散熱模塊作為臨時散熱方案，實現(xiàn)快速隔離泄漏點并維持硬件的安全散熱，得到有效減少硬件損壞風(fēng)險的效果，顯著提升系統(tǒng)的應(yīng)急處理能力。

35、4、本發(fā)明通過在冷頭和接頭處采用雙層密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為耐高溫硅膠密封圈，外層采用磁吸對接式密封，實現(xiàn)高壓和高溫工況下的長時間穩(wěn)定密封效果，得到顯著降低管路接頭漏液風(fēng)險且提升液冷系統(tǒng)密封可靠性的效果，為系統(tǒng)的安全運行提供重要保障。

技術(shù)特征：

1.一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述步驟1中管路內(nèi)層采用聚四氟乙烯材料，其中，厚度t滿足以下關(guān)系：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述步驟1中的光纖布拉格光柵傳感器實時監(jiān)測管路的應(yīng)變變化，波長漂移δλ與應(yīng)變∈滿足以下關(guān)系：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述步驟2中，通過流速傳感器測得冷卻液的流速v，其中，計算公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述結(jié)合壓強傳感器監(jiān)測的壓強數(shù)據(jù)p和流速數(shù)據(jù)v，利用伯努利方程計算冷卻液的流體狀態(tài)：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述步驟3中溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)t滿足以下熱傳導(dǎo)方程：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述結(jié)合流速與溫度分布模型，利用數(shù)字孿生技術(shù)動態(tài)更新管路內(nèi)的流體分布和熱分布信息，對高應(yīng)力集中區(qū)域和溫度異常區(qū)域進行預(yù)測。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述數(shù)字孿生模型中采用支持向量機算法對流速、壓強、溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)進行分類預(yù)測，決策函數(shù)為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述若預(yù)測到泄漏隱患時，主動關(guān)閉水泵，停止冷卻液循環(huán)，且啟動冷排風(fēng)冷模式作為臨時散熱方案。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，其特征在于，所述系統(tǒng)記錄流速、壓強、溫度和應(yīng)變數(shù)據(jù)，生成診斷報告，通過操作系統(tǒng)界面向用戶提供泄漏位置及相關(guān)數(shù)據(jù)的診斷信息。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及計算機散熱技術(shù)領(lǐng)域，公開一種塔式計算機主機的液冷散熱方法，包括：步驟1、采用高強度復(fù)合材料管路構(gòu)建液冷循環(huán)通路，管路包括內(nèi)層、中間層和外層，內(nèi)層為聚四氟乙烯材料，中間層嵌入光纖布拉格光柵傳感器，外層包覆凱夫拉纖維網(wǎng)，在管路的冷頭和接頭處設(shè)置雙層密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為耐高溫硅膠密封圈，外層采用磁吸對接式密封；步驟2、在復(fù)合材料管路的冷排與冷頭間安裝流速傳感器、壓強傳感器和溫度傳感器。通過在液冷管路中嵌入光纖布拉格光柵傳感器，實時監(jiān)測管路的應(yīng)變變化，實現(xiàn)對管路機械應(yīng)力集中區(qū)域和長期疲勞狀態(tài)的精準(zhǔn)監(jiān)測，得到提前預(yù)測管路潛在疲勞失效風(fēng)險的效果，有效提升液冷系統(tǒng)的長期可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：羅華,朱小清,肖平,臺明梁
受保護的技術(shù)使用者：北京華弘數(shù)科技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15