تصميم المشتتات الحرارية في مراكز البيانات يُولّد اضطرابات ميكانيكية تُحلّل السائل العازل، مما يُقلّل درجة وميضه إلى مستويات حرجة. هذه الظاهرة، المعروفة باسم الإجهاد الحراري الناتج عن القص، تحدث عندما يكسر إجهاد القص السلاسل الجزيئية للسائل، مُحرّرًا مكونات متطايرة. تتيح المحاكاة متعددة الفيزيائيات التنبؤ بهذا الفشل قبل حدوثه في الإنتاج.
النمذجة متعددة الفيزيائيات للتدهور باستخدام COMSOL و SolidWorks 🔬
في COMSOL، يتم ربط وحدة ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) مع انتقال الحرارة لرسم خرائط مناطق الاضطراب العالي. تشمل الشروط الحدودية سرعات تدفق تتراوح بين 0.5 و 3 م/ث، ودرجات حرارة دخول تبلغ 45 درجة مئوية، وهندسات زعانف مستخرجة من SolidWorks. تكشف المحاكاة أن المناطق التي تحتوي على دوامات فون كارمان تتجاوز تدرج سرعة يبلغ 2000 ثانية⁻¹، وهو الحد الذي يفقد عنده السائل ما بين 10 و 15 درجة مئوية من درجة وميضه. يُسهّل SolidWorks إعادة التصميم البارامتري للزعانف، من خلال تنعيم الحواف لتقليل عدد رينولدز المحلي.
تصور الضرر وإعادة التصميم الوقائي 🛠️
يقوم VGSTUDIO MAX بمعالجة بيانات التصوير المقطعي للمشتتات الحرارية النموذجية للتحقق من مناطق الإجهاد المتوقعة. من خلال تراكب خرائط إجهاد القص مع مناطق التكوّن الأولي للفقاعات، يحدد المهندسون نقاط الفشل المخفية. يسمح هذا النهج بإعادة تصميم هندسة قنوات التدفق، وإزالة الزوايا الحادة وتوزيع السرعة بشكل صفائحي. والنتيجة هي مشتت حراري يُبقي السائل مستقرًا فوق درجة وميضه، مما يُطيل العمر الافتراضي لنظام التبريد.
هل من الممكن التنبؤ بدقة بنقطة فشل الإجهاد الحراري في سائل عازل يخضع لدورات اضطراب داخل مشتت حراري لمركز بيانات، باستخدام محاكاة CFD فقط دون تجارب معملية سابقة؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)