引言：上篇开启液冷新篇章：Iceotope利用Simcenter Flomaster设计世界首个1U浸没式液冷服务器主要介绍了1D CFD在服务器级、机柜级及数据中心级液冷液冷设计中的应用，本篇进一步深入探讨1D+3D CFD服务器级液冷设计。
（一）KUL AI 8-GPU服务器
2024年11月12日精密液体冷却（Precision Liquid-Cooling）的全球领导者Iceotope宣布推出KUL AI 8-GPU新解决方案，承诺可在任何地方提供 AI服务。
KUL AI 8 GPU Gigabyte™ G293服务器专为支持GPU密集计算而设计，集成 Iceotope精密液体冷却技术，是 Iceotope 迄今为止集成的最强大服务器。具体有以下优点：
KUL AI 让 AI 无处不在
KUL AI 精密冷却解决方案实现更快的处理速度、更准确的结果和更稳定的GPU运行，即使对于要求苛刻的工作负载也是如此。
KUL AI 提供性能和可持续性优势
KUL AI 精密液体冷却技术在服务器所有发热组件上提供均匀冷却、减少热点，无需补充空气冷却，简化了部署并降低了整体能耗，将电消耗量减少40%，水消耗量减少96%，并最大限度地降低运营成本，同时保持高热效率并实现可持续发展目标。
KUL AI 在一系列 IT 和非 IT 环境中提供数据中心级性能
KUL AI 精密液体冷却在服务器级别进行密封和保护，不仅可以确保 GPU 主板上所有组件均匀冷却，还可以使其不受空气污染物和湿气影响，又在冷却过程中消除服务器风扇实现近乎静音运行。至关重要的是，精密液体冷却将泄漏和系统损坏的风险降至最低，使其成为任何关键环境的安全选择，非常适合边缘部署和极端环境条件。
以上摘自官方网站的产品整理介绍为我们揭示了KUL AI 8 GPU服务器在性能与可靠性方面的卓越追求。我们从中可以清晰地看出：精密冷却技术无疑是KUL AI 8 GPU服务器能够实现“既要...又要...还要...更要...”这一系列高标准要求的关键保证。
那么，精密冷却技术中的精密究竟是如何实现的呢？这背后涉及到一系列复杂而精细的设计与工艺创新。
（二）原理性设计
精密液体冷却（即单相浸没式冷却）核心是每个服务器机箱内设计的介电冷却液循环系统。少量介电冷却液通过机箱内分流歧管精确输送到服务器关键发热器件，如CPU/GPU/NVME/E1.S/DIMM等，通过出液头流到散热器表面，经散热器对流换热带走关键发热器件产生的热量。流经散热器的冷却液通过合理的结构布局导流入其它器件进一步带走热量。浸没式微流泵以一定速度驱动热冷却液进入板式换热器冷却后再次返回分流歧管。板式换热器将服务器产生的热量传递给二次侧冷却水系统，二次侧冷却水系统由CDU控制冷却水系统的流量、压力、化学成分和温度，确保服务器内外循环动态平衡运行。
（三）1D+3D CFD驱动的设计实现
为实现对冷却液流速与温度的精确调控，必须精心设计冷却液的流通路径与管路布局，以构建出既高效又可靠的循环系统。在此过程中，需精确权衡液体流量、泵功率消耗、散热器规格以及流动结构等核心因素，同时，还需确保服务器内的循环系统与CDU冷却水系统在IT负载波动时能够动态匹配。面对时间、成本、质量等多重研发挑战，Iceotope在液冷服务器的深入探索与研发中，率先采用1D+3D CFD耦合分析技术来加速产品的开发与设计验证进程。
接下来结合早期Iceotope技术分享，探讨介绍如何借助Simcenter Flomaster（1D CFD ）和Simcenter FLOEFD（3D CFD）实现服务器精密冷却设计。
1D系统快速设计
Flomaster为参数化的系统建模工具，提供完整的流体、机械及常用控制元件模型库，不依赖于几何，在开展CAD模型设计前即可完成建模分析工作。这意味着研发人可从原理设计阶段开始快速的研究不同设计方案并确定最佳设计，如1泵+1板换，2泵+2板换，不同回路布局等。如下图某型号液冷服务器为示意，选择Pipe元件模拟实际软管（通道）、Pump元件模拟浸没式微流泵、Junction元件组合模拟分流歧管，Bend原件模拟弯管部分，Plate HEx模拟实际板换、Signal & Controller元件模拟温度、流量监测与调节等。
基于内置的真实流阻特性试验数据或企业数据，热设计工程师可通过参数化设计变量的方式修改管路布置、管径、管长、水泵流量-扬程、板换结构尺寸（叠片数量、宽、高等）、散热器功率，并以稳态计算方式（秒级计算速度）快速完成各出液头处的流量精准分配计算，水泵、板换、散热器精确选型设计。对于IT负载变化情况下水温控制，热设计工程师还可通过瞬态计算方式完成系统内各处温度、压力、流量监测与水泵调节方法研究，确保任意工况下满足散热功率需求的同时最小化泵与换热器尺寸，实现空间节约。
3D部件详细设计
系统设计从整体上确保了冷却液流量的精确分配与循环流速，并且为进一步的详细结构设计提供准确边界条件。在该阶段，CAD结构设计需与3D CFD热设计紧密配合与迭代优化，借助于FLOEFD CAD嵌入式、SmartCells、EC模型库等自动化建模技术，热设计人员在CAD环境中即可同步建立的高保真3D仿真模型，研究不同结构、参数设计对流动与传热的影响，如布置位置、散热器结构、出液头结构，导流结构等对机箱空间温度场分布、流速分布及局部热点的影响。如下图所示冷却液流到散热器表面后的流动轨迹与温度分布状态，据此可指导改进散热器和出液头结构。
（四）倍增的开发速度
受限于计算规模问题，服务器级的整机3D CFD仿真在工程实践中难以实施。如Iceotope所示，采用1D Flomaster来进行整机系统级模拟，3D FLOEFD 进行部件级模拟成为了工程上既实用又可行的解决方案。此外，FLOEFD与Flomaster具有多种方式的直接耦合接口，支持单向或双向耦合，这使得1D+3D CFD耦合变的更为简单高效。案例中散热器等定型后通过SBC直接将3D模型转换为1D模型，以此方式定制积累模型库，不仅可以提升系统仿真精度和还可显著提升设计速度。
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作者：薛志杰
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