一种高密度液冷服务器及服务器机柜系统的制作方法

本发明涉及液冷服务器，具体是涉及一种高密度液冷服务器及服务器机柜系统。

背景技术：

1、现有的gpu液冷服务器是一种采用液体冷却技术对gpu进行散热的服务器，它将传统的风冷散热方式部分或全部替换为液冷，旨在提高服务器的散热效率，以满足高性能计算、深度学习、数据挖掘等对计算能力和散热要求极高的应用场景需求。

2、在专利公告号为cn212411145u的中国专利中，公开了一种液冷服务器散热系统，包括：冷板，冷板位于液冷服务器中的发热元件的上方，冷板包括：冷媒流道以及第一循环泵，冷媒流道设置于冷板内，连通于冷板的冷板进口和冷板出口，冷板内的冷媒沿冷媒流道流动，第一循环泵设置于冷板内，第一循环泵位于冷媒流道的上方，以调节冷板内冷媒的流量，通过内置第一循环泵来控制系统支路中冷媒的流量，使得系统散热功能与需求相匹配，精确地对液冷服务器进行散热，使得系统散热更加高效且节能。

3、但上述专利文献中的设备和现有技术，在具体使用时仍然存有以下的缺陷：1、相对于上述专利文献中采用控制阀电子控制调节冷却液的流量，当服务器某一区域温度突然升高时，阀门需要一定时间来感知温度变化并作出调整，并且，在高性能计算场景下，如深度学习中的大规模神经网络训练，服务器的计算负载会在极短时间内发生巨大变化，导致局部温度迅速上升，这种相对较慢的响应速度无法及时满足散热需求，从而使服务器在短时间内处于高温状态，影响计算性能和硬件寿命，同时，服务器的液冷系统是一个整体，改变某一个分支管的流量会影响整个系统的压力平衡和冷却液的分布，在试图快速降低局部高温区域温度时，会因为对整体系统的影响而无法达到理想的降温效果。

4、2、由于油基冷却液的比热容相对较低，成本较高、流动性较差，而氟化液的成本非常高昂，因此在现有的液冷装置中，一般采用水基冷却液，水具有较高的比热容和导热系数，是一种理想的散热介质，然而水基冷却液通常会添加防锈剂、防腐剂、抗冻剂等添加剂，以提高冷却液的性能，例如，添加适量的乙二醇可以降低冷却液的冰点，使其在低温环境下也能正常工作，但是，在冷却液流动过程中，特别是在弯道、狭窄通道或流速变化较大的区域时，由于流动的不均匀性，会导致添加剂出现浓度梯度，例如，在流速较快的主流区域和流速较慢的滞流区域，添加剂的扩散速度不同，在滞流区域，添加剂会相对富集，而在主流区域添加剂浓度相对较低，从而造成局部添加剂浓度不均匀。

5、3、同时，一些添加剂在长期使用或特定条件下会发生沉淀或团聚现象，形成微小的沉淀物，这些沉淀物在冷却液流动时无法均匀分散，会在管道底部或流速较低的区域沉积，导致这些区域添加剂的有效浓度降低，而其他区域添加剂浓度相对升高，破坏了添加剂在冷却液中的均匀分布，这些由添加剂产生的杂质颗粒尺寸在微米级别，容易在微通道中沉积，从而堵塞通道，并且，在冷却液的循环系统中，尽管有密封措施，但仍难以完全避免外部物质的进入，例如，在冷却液加注过程中，周围环境中的灰尘、金属屑等微小颗粒会混入冷却液，这些外部杂质一旦进入微通道流道，也会造成堵塞情况。

6、于是有鉴于此，本发明提出一种高密度液冷服务器及服务器机柜系统以弥补和改善现有技术的欠缺之处。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高密度液冷服务器及服务器机柜系统，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种高密度液冷服务器及服务器机柜系统，包括设备机柜，所述设备机柜的内部安装有装配板，所述装配板的上方安装有循环泵，所述循环泵的两侧对称连通有液冷管道，所述循环泵的前侧方连通有储液罐，所述装配板的前侧方设置有应变恒温机构，所述循环泵与液冷管道的连接位置处均设置有冷液调控机构，所述应变恒温机构用于灵活性对装配板进行散热处理，所述冷液调控机构用于使冷却液在流动过程中产生螺旋流动轨迹。

3、进一步地，所述应变恒温机构包括安装于装配板表面的新型液冷板，所述新型液冷板的内部开设有微流道组，所述微流道组内壁的底部均安装有顶升垫片，所述微流道组内壁的顶部均匀固定连接有若干个凸珠，所述凸珠的两侧连通有调节扣架。

4、进一步地，所述微流道组由不少于六个的微通道组成，且每两个微通道为一组，整体分为三组将装配板表面分为上、中、下三个区域，且所述微流道组中的微通道整体呈相对平缓的不完全弧形。

5、进一步地，所述调节扣架由中心位置的集中壳和分散于四周的连接杆组成，所述调节扣架中的集中壳对应于装配板表面的核心区域，所述微流道组与液冷管道之间通过调节扣架保持连通。

6、进一步地，所述调节扣架整体由氮化硼陶瓷材料构成，且所述调节扣架中与液冷管道连接位置处的内部均安装有热敏材料。

7、进一步地，所述顶升垫片位于微流道组内部的底壁凹陷位置处，所述顶升垫片整体呈向上凸起的弧形板，所述微流道组与顶升垫片之间通过波纹垫片呈活动连接。

8、进一步地，所述冷液调控机构包括对称安装于循环泵输出端与输入端内壁的棘轮组，所述循环泵的两侧对称连通有扩筒管，所述扩筒管的内侧壁均固定连接有螺旋环，所述螺旋环的靠近循环泵的一侧均固定连接有分流柱，所述螺旋环远离循环泵的一侧均固定连接有导向轴。

9、进一步地，所述棘轮组由两个斜面棘轮构成，所述棘轮组中斜面棘轮的斜面角度呈反向设置，且所述棘轮组中斜面棘轮分别固定连接于循环泵的内侧壁和液冷管道的外侧壁。

10、进一步地，所述螺旋环位于扩筒管内部的中心位置处，且所述螺旋环整体由若干个倾斜式安装的弧形板组合构成。

11、进一步地，所述分流柱对应于循环泵输出端的中心位置处，且所述分流柱整体由不少于四个的直角三角形拼接构成的斜面四棱柱形。

12、进一步地，所述储液罐内部储存有水基冷却液，所述循环泵、液冷管道与新型液冷板之间均保持相互连通，且所述装配板与新型液冷板之间紧密贴合。

13、进一步地，所述装配板包括计算单元、显存控制器、纹理单元以及光栅化单元，所述装配板中的计算单元一般为温度最高的模块，且位于装配板的中心区域处。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）为了更贴合现有gpu服务器在高性能计算的使用场景，本装置通过引入新型液冷板，首先确保了冷却液在冷板内部初始流通的均匀性，为装配板整体提供了基础且均匀的散热环境，更为重要的是，通过引入新型液冷板的形状以及布局设计，本装置将装配板细分为上、中、下三个特定区域，这一设计基于装配板运行时核心区域易产生高温的实际情况，实现了对高温区域的针对性散热管理，当检测到特定区域温度异常升高时，能够及时根据温度升高的变化，同步调整上、下区域冷却液的流通路径，通过动态调整分配冷却液流量，以及结合温度灵活性缩减通道的流通面积，使得冷却液集中在温度过高的地方流通，实现高效的热量转移与局部强化散热，避免了冷却液在低温区域的无效流动和散热，优化了冷却液的利用效率。

15、相对于现有技术中采用控制阀调节冷却液流量的方式，本装置贴合设备使用的实际场景以及针对性的高效散热方式，还具有以下好处：其一：在高性能计算场景下，服务器的计算性能对温度极为敏感，本装置通过针对性的高效局部散热，可以将服务器在高负载下的温度维持在更稳定、更适宜的范围内，进而避免因局部高温导致的服务器降频现象，从而保障计算任务的持续高效进行。

16、其二：传统的冷却液流量调节方式由于响应速度慢，在面对服务器局部温度迅速上升时，无法及时调整散热，导致服务器经历较大的温度波动，产生热冲击，本装置的同步响应特性有助于减少这种热冲击风险，保护服务器内部的电子元件，确保其在稳定的热环境下工作，有助于提高硬件的稳定性和耐用性。

17、其三：相对于现有技术中因改变某一个分支管的流量影响整个服务器液冷系统的压力平衡和冷却液的分布，本装置会根据芯片表面的温度变化，灵活的对局部的冷却液流道调整，进而有助于维持整个液冷系统的压力平衡，减少因局部散热调整而对整个系统冷却液分布造成的不良影响。

18、（2）本装置将液冷板中的微通道设计采用渐变式流道结构，这种设计通过避免突然的管径变化或急转弯，确保了冷却液在流动过程中的平稳过渡，由于滞流区域是流体流动中流速极低或几乎为零的区域，它们会降低热交换效率并增加系统能耗，而本装置通过渐变式流道结构，使得冷却液能够更均匀地流经整个液冷板，从而有效减少了这些不利区域，提升了整体的散热性能，相较于现有技术中经常采用的直流通道和弯曲u形通道，渐变式流道结构既能够确保流体的平稳流动，又能够提供足够的流体混合和热量交换，从而实现了更高效的散热性能。

19、本装置通过在微通道内部对应设置的顶升垫片和凸珠配合，还带来了多方面的积极效果，具体分析如下：1、‌弥补弧底凹陷，防止添加剂堆积‌：将顶升垫片设置于微流道组内部的底壁凹陷位置，进而弥补了渐变式微通道中的弧底凹陷，避免凹陷导致添加剂在底部堆积，影响冷却液的均匀性和散热效果，顶升垫片的存在有效避免了这一现象，进而确保了添加剂能够随冷却液均匀流动，从而提高了散热系统的整体性能。

20、2、保持微通道畅通，防止堵塞‌：顶升垫片整体呈向上凸起的弧形板设计，不仅与微流道组底壁紧密贴合，还通过波纹垫片与其呈活动连接，进而使得当冷却液流动时，顶升垫片能够轻微抖动，通过这种抖动有助于打破可能形成的堵塞物，保持微通道的畅通无阻，从而确保了冷却液的顺畅流动和高效散热。

21、3、破坏气泡，提高散热效率‌：在冷却液流动过程中会产生部分气泡，这些气泡会干扰流体的正常流动，降低散热效率，通过顶升垫片与凸珠上下对应式的配合，使得气泡在产生过程中更容易与两者之间接触，进而被破碎和分散。

22、（3）为了完善水基冷却液在流动过程中添加剂易出现浓度梯度的问题，本装置通过引入螺旋环，使得冷却液在流动过程中被引导产生螺旋式的流动轨迹，这种流动方式显著增强了冷却液的混合效果，促进了添加剂在不同流层之间的有效扩散，并且相较于传统的直线型或弯曲型流道，螺旋形流道通过其独特的几何构型，增加了流体与流道壁面的接触面积和接触时间，从而提高了流体内部的剪切力和湍流强度，其次，在螺旋流动的作用下，添加剂不再局限于特定的流层或区域，而是能够在整个流道内实现更均匀的分散，这避免了在流速较快的主流区域添加剂浓度过低，以及在流速较慢的滞流区域添加剂过度富集的问题，从而确保了冷却液性能的稳定性和一致性，最后，螺旋形流道的设计还有助于提高散热系统的整体散热效率，由于添加剂的均匀分布，冷却液的导热性能和热交换能力得到了充分发挥，这意味着在相同的散热条件下，采用螺旋形流道的液冷装置能够更快速地将热量从装配板等热源传导至冷却液，并通过冷却液的有效循环将热量排出系统，从而实现了更高效的散热效果。