В данной работе выполнено компьютерное моделирование гидродинамических и теплофизических свойств водяных охладителей (водоблоков) высокопроизводительного вычислительного оборудования на примере asic-майнера Bitmain S19 pro 114 chip. Рассмотрено несколько вариантов внутреннего устройства водоблоков, изготавливаемых различными производителями:
- Silent Megawatt performance s19 pro 114 (#1)
- Silent Megawatt standard s19 pro 114 (#2)
- Водоблок китайского производства тип 1 s19 pro 114 (#3)
- VNISH hydro s19 Pro114 (#4)
- Литой водоблок с гофротрубкой s19 pro 114 (#5)
Входными данными для расчета являются:
- Геометрия
- Теплопроводность материала
- Схема гидравлического соединения водоблоков в майнере
- Температура входящей в водоблок воды
- Величина потока воды через водоблок
- Мощность тепловыделяющих элементов (чипов)
В данном расчете моделировалось охлаждение чипа с одной стороны путем контактного теплоотведения мощности от кристалла водоблоком через слой термопасты.
Теплопроводность пасты принята 10 Вт/м/К
Толщина слоя термопасты - 100 мкм
На платах данного майнера также имеются воздушные радиаторы с обратной стороны платы, через которые также отводится тепло путем прокачивания воздуха. Но в данном сравнительном расчете теплообмен с воздухом не учитывается.
Теплопроводность пасты принята 10 Вт/м/К
Толщина слоя термопасты - 100 мкм
На платах данного майнера также имеются воздушные радиаторы с обратной стороны платы, через которые также отводится тепло путем прокачивания воздуха. Но в данном сравнительном расчете теплообмен с воздухом не учитывается.
Также не учитываются факторы, которые имеют значительный разброс в реальности, влияющие на конечные температуры кристаллов:
- Некомпланарность поверхностей кристаллов на плате, приводящая к прижиму кристалла к водоблоку не всей площадью
- Существенно различная толщина слоя термопасты на различных кристаллах ввиду ряда причин:
- Некомпланарность поверхностей кристаллов
- Неплоскостность прижимной поверхности водоблока
- Некачественное корпусирование чипа с наплывами пластика на кристалл
- Неравномерное нанесение термопасты на кристаллы
Основными результатами расчета являются:
- Температура кристаллов чипов
- Температура поверхности водоблока в месте контакта с кристаллами
- Температура выходящей из водоблока воды
- Гидравлическое сопротивление водоблока
- Коэффициент теплоотдачи на стенках каналов
- Распределение температуры в сечениях водоблока
Расчеты выполнены на вычислительном кластере на модели с мелкой сеткой с разрешением пограничного слоя. Обеспечена точность сходимости численного решения до 1e-5.
Результаты расчетов приведены в таблице 1, где они отсортированы по температурной дельте между самым горячим кристаллом и температурой выходящей из водоблока воды.
Результаты расчетов приведены в таблице 1, где они отсортированы по температурной дельте между самым горячим кристаллом и температурой выходящей из водоблока воды.
Задано (#1):
- Водоблоки Silent Megawatt Performance s19 pro 114 - параллельно
- Соединение водоблоков 6p
- Чип BM1398BB, кристалл 5.85*2.92мм
- Мощность на чип 13 Вт (770 кВт/м2)
- Температура воды на входе водоблока 50 С
- Поток воды 2.4 л/мин на водоблок (14.4 л/мин на майнер)
- Термопаста 10 Вт/м/К, слой 100 мкм
Задано (#2):
- Водоблоки Silent Megawatt Performance s19 pro 114 - последовательно-параллельно
- Соединение водоблоков 3p2s
- Чип BM1398BB, кристалл 5.85*2.92мм
- Мощность на чип 13 Вт (770 кВт/м2)
- Температура воды на входе водоблока 52.2 С
- Поток воды 4.8 л/мин на водоблок (14.4 л/мин на майнер)
- Термопаста 10 Вт/м/К, слой 100 мкм
Задано (#3):
- Водоблоки Китай тип 1 параллельно
- Соединение водоблоков 6p
- Чип BM1398BB, кристалл 5.85*2.92мм
- Мощность на чип 13 Вт (770 кВт/м2)
- Температура воды на входе водоблока 50 С
- Поток воды 2.4 л/мин на водоблок (14.4 л/мин на майнер)
- Термопаста 10 Вт/м/К, слой 100 мкм
Задано (#4):
- Водоблоки Китай тип 1 последовательно-параллельно
- Соединение водоблоков 3p2s
- Чип BM1398BB, кристалл 5.85*2.92мм
- Мощность на чип 13 Вт (770 кВт/м2)
- Температура воды на входе водоблока 52.2 С
- Поток воды 4.8 л/мин на водоблок (14.4 л/мин на майнер)
- Термопаста 10 Вт/м/К, слой 100 мкм
Задано (#5):
- Водоблоки VNISH hydro
- Соединение водоблоков 3p
- Чип BM1398BB, кристалл 5.85*2.92мм
- Мощность на чип 13 Вт (770 кВт/м2)
- Температура воды на входе водоблока 50 С
- Поток воды 4.8 л/мин на водоблок (14.4 л/мин на майнер)
- Термопаста 10 Вт/м/К, слой 100 мкм
Задано (#6):
- Водоблоки Silent Megawatt Standard параллельно
- Соединение водоблоков 6p
- Чип BM1398BB, кристалл 5.85*2.92мм
- Мощность на чип 13 Вт (770 кВт/м2)
- Температура воды на входе 50 С
- Поток воды 2.4 л/мин на водоблок (14.4 л/мин на майнер)
- Термопаста 10 Вт/м/К, слой 100 мкм
Задано (#7):
- Водоблоки Silent Megawatt Standard последовательно-параллельно
- Соединение водоблоков 3p2s
- Чип BM1398BB, кристалл 5.85*2.92мм
- Мощность на чип 13 Вт (770 кВт/м2)
- Температура воды на входе 52.2 С
- Поток воды 4.8 л/мин на водоблок (14.4 л/мин на майнер)
- Термопаста 10 Вт/м/К, слой 100 мкм
Задано (#8):
- Литой водоблок с гофротрубой
- Соединение водоблоков 6s
- Чип BM1398BB, кристалл 5.85*2.92мм
- Мощность на чип 13 Вт (770 кВт/м2)
- Температура воды на входе водоблока 53.75 С
- Поток воды 14.4 л/мин на водоблок (14.4 л/мин на майнер)
- Термопаста 10 Вт/м/К, слой 100 мкм
Анализ результатов будет опубликован в следующей части статьи. Подписывайтесь на наш телеграм канал и следите за новостями.
