Flotherm服务器散热：5个细节决定你的仿真准不准

服务器散热仿真看起来就是建个机箱、放几个风扇、加个CPU，跑一下看温度。但很多人算出来的结果和实测差十几度，问题基本都出在几个容易忽略的细节上。

这个案例是1U服务器，前部硬盘、中部4个4028风扇、后部双CPU带热管散热器，算正常工况和单风扇失效两种情况。

▲ Flotherm服务器模型：前部硬盘、中部风扇阵列、后部CPU散热器

细节1：强迫风冷还开辐射，白等半小时

自然散热里辐射能占30%-40%，必须开。但强迫风冷尤其是服务器这种高风速场景，辐射占比通常不到5%，开了只会让计算时间翻倍。

做法很简单：在系统设置里把Radiation关掉就行。机箱材质选不锈钢或铝，表面粗糙度保持默认，对结果影响很小。

什么时候必须开辐射？设备外壳温度很高（比如超过100°C）、或者周围有其他热源需要考虑辐射换热的时候。服务器进风35°C、外壳最多五六十度，辐射可以忽略。

细节2：吹风还是抽风，搞反了温度差很多

服务器几乎都用抽风系统——风扇从机箱里往外抽，机箱内形成负压。好处是只要有缝隙的地方都会进风，散热均匀。吹风系统是风扇往里吹，风集中在吹到的区域，容易有死角。

建模时注意风扇方向：前面板是进风侧，风扇应该从前往后抽。Flotherm里风扇的箭头方向就是气流方向，别设反了。

风扇从数据库里选就行，1U服务器用4028（40×40×28mm）。P-Q曲线数据库自带，不需要手动输。

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▲ 风扇属性面板：40×40×28轴流风扇，P-Q曲线和旋流参数

细节3：不做导风罩，风量全从缝隙跑了

风扇之间如果有空隙，风会从缝隙短路回流——从风扇出来后又从缝隙流回风扇入口，有效散热风量大打折扣。

解决办法是加导风罩：用一个薄板覆盖风扇区域，只在风扇对应的位置开孔。导风罩不需要厚度，就是一个挡风面，材质随便给，因为它只起几何阻挡作用。

这个步骤很多人嫌麻烦跳过，但对结果影响很大。没有导风罩的模型，CPU温度通常会偏低5-10°C，因为实际有效风量比仿真的小

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▲ 导风罩3D视图：覆盖风扇区域，只在风扇位置开通风孔

细节4：CPU和散热器之间的TIM不能省

CPU芯片和散热器底座之间有一层热界面材料（TIM），厚度约0.1mm，导热系数约3W/(m·K)。这层东西的热阻不小，省略的话CPU温度会偏低10°C以上。

建模时在CPU和散热器底座之间加一个薄长方体，设成TIM材料就行。另外散热器的热管不要用普通铜，热管的等效导热系数远高于纯铜，Flotherm里用10000-50000 W/(m·K)的高导热固体模拟。

鳍片间距约2mm，网格要能分辨鳍片，最小网格建议0.5-1mm。鳍片区域网格太粗的话，换热面积算不准，温度也会

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▲ 模型侧视图：底部PCB、DIMM内存、风扇和导风罩的层次

细节5：风扇失效分析不是可选项，是必做项

服务器产品必须验证风扇失效后的散热能力。风扇有寿命，坏了一个之后，其他风扇要能补偿，保证系统在更换风扇前还能正常工作。

Flotherm里模拟很简单：复制项目，把其中一个风扇设成Failed状态，重新算。失效风扇不再提供动力，但还存在风阻。

失效后会出现两个典型现象：一是失效风扇位置出现回流，风从后面倒灌进来，风量显示为负值；二是靠近失效风扇的CPU温度明显升高，两颗CPU温度不再均匀。仿真要验证的就是：即使一个风扇挂了，CPU温度还在规格范围内。

最后说一句

服务器散热仿真准不准，不看模型建得多精细，看这几个细节有没有做到位：辐射该关就关、抽风方向别反、导风罩不能省、TIM要加上、风扇失效必须算。这五个搞定，结果和实测差两三度以内很正常。

下一篇会讲Flotherm的网格设置技巧，怎么在精度和计算时间之间找平衡，有需要的可以关注。