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浙大学者提出电力电子装置强迫风冷散热系统优化设计新方法,赋能软件网络技术服务创新

浙大学者提出电力电子装置强迫风冷散热系统优化设计新方法,赋能软件网络技术服务创新

浙江大学研究团队在电力电子热管理领域取得重要进展,提出了一种针对电力电子装置强迫风冷散热系统的创新性优化设计方法。该研究不仅为高功率密度电力电子设备(如服务器电源、逆变器、变频器等)的可靠运行提供了关键技术支撑,也为蓬勃发展的软件与网络技术服务背后的硬件基础设施,注入了新的散热解决方案与效能提升潜力。

随着云计算、大数据、人工智能及5G通信等软件网络技术服务的飞速发展,作为其物理载体的数据中心、通信基站及各类边缘计算设备正面临前所未有的散热挑战。这些设备的核心——电力电子装置,其功率密度不断攀升,产生的热量若不能及时、高效地散去,将直接导致设备性能下降、可靠性降低乃至故障,严重影响软件服务的连续性与网络质量。传统的风冷散热设计往往依赖经验或简化模型,难以在紧凑空间、复杂气流与严苛温升限制下实现全局最优。

浙江大学学者提出的优化设计方法,其核心在于构建了一个高保真的多物理场耦合仿真与智能优化算法相结合的综合框架。该方法首先通过计算流体动力学(CFD)与热仿真,精确模拟散热器结构、风扇特性、风道布局与器件发热之间的复杂相互作用。进而,引入先进的优化算法(如遗传算法、响应面法等),以系统温升均匀性、散热效率、风扇能耗及噪声等为多目标,对散热鳍片几何参数、风扇配置策略、风道走向等关键变量进行自动寻优。相比传统试错法,该方法能在设计初期快速探索海量设计空间,精准定位性能瓶颈,从而生成在给定约束下综合性能最优的散热系统方案。

该方法的提出具有多重重要意义:

  1. 提升硬件可靠性:优化的散热系统能确保电力电子器件工作在更安全、更均匀的温度场中,显著降低热应力引发的故障率,延长设备寿命,为不间断的软件与网络服务奠定坚实的硬件基础。
  2. 增强能效与降低PUE:在数据中心等场景中,散热系统能耗占总能耗比重巨大。该方法通过优化风扇运行点和风道阻力,能在满足散热需求的前提下最小化风机功耗,直接助力降低整体设备的功耗利用率(PUE),符合绿色计算的发展趋势。
  3. 支持设备紧凑化与高性能化:为追求更高计算密度和性能的服务器、交换机等设备提供了可行的散热设计路径,使得在有限空间内部署更强大算力成为可能,从而反向推动软件网络技术服务能力的升级。
  4. 缩短研发周期与降低成本:该数字化设计方法减少了对物理样机的依赖和反复测试,加速了从概念设计到产品落地的进程,降低了研发成本,使企业能更快响应市场需求。

此优化设计方法可与数字孪生、人工智能预测性维护等技术深度融合。例如,为软件定义的数据中心构建实时的“热管理数字孪生体”,根据实际负载动态调整冷却策略;或利用运行数据持续优化模型,实现散热系统的自适应与智能化。

总而言之,浙江大学学者的这项研究成果,架起了一座从电力电子硬件散热创新通往更高效、更可靠软件网络技术服务的桥梁。它标志着我国在关键基础设施热管理领域自主创新能力的提升,将为数字经济时代底层硬件的稳定、绿色、高效运行提供重要的方法论与工具支撑。

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更新时间:2026-01-13 20:57:42

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