СТА №1/2017

слоя термопасты с 19 до 38 мкм в стыке теплообменник–про- цессор для паст с теплопроводностью 2 Вт/(м·К) даёт повыше- ние температурына 2,3°С, при теплопроводности 8,7 Вт/(м·К) – на 1°С (новая паста, высококачественные пасты). В случае уста- новки водоблока на реальные платы ожидается более плотное прилегание и меньшее тепловое сопротивление в стыке, а сле- довательно, меньшие температуры. Контроль прилегания теп- ловыделяющих площадок теплоимитатора к соответствующим теплоотводящим площадкам водоблока измерительными щу- пами выявил, что зазоры не превышают 0,1 мм. Третий этап – сравнение результатов Для оценки справедливости результатов тепловых CAE- расчётов изделия сравним точки, полученные в реальном экс- перименте и близкие по начальным условиям (табл. 3). С учётом паразитного теплового сопротивления в стыке во- доблок–теплоимитатор вследствие наличия слоя термопасты и заглубления датчиков можно сделать вывод, что результаты CAE-анализа сходятся с результатами испытаний в пределах по- грешности в 15% для точек№1–4. Погрешность в 15% являет- ся приемлемой для утверждения о сходимости результатов ма- тематического моделирования и испытаний реального изделия. На основании результатов испытаний можно утверждать, что во всех рациональных режимах эксплуатации обеспечи- вается выполнение критерия работоспособности водоблока (температура на ПЛИС не должна превышать +70°С, для остальных чипов, в том числе чипсета, +60°С). Показана сходимость результатов испытаний водоблока и CAE-расчётов в пределах 15% с учётом несовершенства ис- пытательного стенда, наличия паразитных тепловых сопро- тивлений и корректировки на расположение термодатчика. Установлена область рационального использования, согла- сующаяся с областью функционирования аналогичных изде- лий: температура подачи теплоносителя на вход водоблока +30...+40°С (или ниже) с расходом от 0,06 л/с. Режим работы с температурой теплоносителя Т = +45°С допустим при рас- ходах не менее 0,11 л/с. При изменении конструкции водоблока, заключающемся в установке теплоотводящей пластины с развитой поверх- ностью теплообмена (аналогично принципу охлаждения ПЛИС) с принудительным подводом ОЖк чипсету вместо ла- тунного выступа (на испытуемом образце), можно значитель- но повысить эффективность охлаждения чипа и тем самым расширить область рациональных режимов использования водоблока в сторону меньших расходов и боˆльших темпера- тур входящего в водоблок теплоносителя. Использование систем охлаждения при помощи внешнего воздуха (фрикулинг) как широко применяющегося техниче- ского решения для охлаждения основного рабочего теплоно- сителя (охлаждение вычислительных модулей) уместно для рассматриваемой СЖО, так как для существующих систем возможно обеспечить охлаждение рабочего теплоносителя до T = +40°С (вхождение в область рациональных режимов) от подающегося воздуха с T = +30°С (близкие к предельным тем- пературам в европейской части России в летнее время) из окружающей среды без предварительной подготовки. Стоит отметить, что система даже на максимальных режи- мах, которые превышают изначально заданные ТЗ парамет- ры, успешно показывала стабильные рабочие режимы. Наша работа показала, что создание и функционирование систем жидкостного охлаждения для вычислительных си- стем – дело уже не будущего, а настоящего. З АКЛЮЧЕНИЕ Как мы уже успели убедиться, водяное охлаждение намно- го эффективнее традиционного воздушного, не говоря уже о том, что такое охлаждение позволит вашему мощному ком- пьютеру работать гораздо тише. Мифы о том, что водяное охлаждение – это слишком дорого и сложно, постепенно ухо- дят в прошлое. Можно с уверенностью утверждать, что в ближайшем буду- щем системы жидкостного охлаждения (рис. 14) для вычис- лительных систем потеснят традиционное воздушное охлаж- дение, поскольку обладают рядом серьёзных преимуществ. А мы, в свою очередь, будем и дальше работать, развивая это направление. ● Автор – сотрудник фирмы ПРОСОФТ Телефон: (495) 234-0636 E-mail: info@prosoft.ru 103 СТА 1/2017 www.cta.ru В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Таблица 3 Сравнение точек CAE-анализа и эксперимента с близкими начальными условиями № точки Расход, л/с (л/ч) T вх , °С ПЛИС, °С Чипсет, °С Δ P , бар T вых , °С T min T ср T max T min T ср T max 1 CAE 0,06 30 31,5 34,5 37,5 41,5 43,3 45 0,08 32,6 Испытания (216) – 40,7 – – 47 – – 32,3 2 CAE 0,06 40 41,5 44,5 47,5 51 53 55 0,08 42 Испытания (216) – 50,7 – – 56,8 – – 42,4 3 CAE 0,11 40 41 43,5 46 49,5 51,5 53,5 0,15 41,1 Испытания (396) – 49,3 – – 54,9 – – 41,8 4 CAE 0,11 45 46 48,5 51 54,5 56,25 58,1 0,15 45,8 Испытания (396) – 54,4 – – 59,7 – – 46,8 Условные обозначения: T вх – температура теплоносителя на входе; T вых – температура теплоносителя на выходе; Δ P – разность давлений на входе и выходе; T min – расчётная минимальная температура чипа; T ср – расчётная средняя температура чипа; T max – расчётная максимальная температура чипа; CAE – результат моделирования. Рис. 14. Окончательный вид разработанной системы жидкостного охлаждения