概要：随着AI算力需求激增，单机柜功率已攀升至数百千瓦级别，液冷技术成为数据中心热管理的必然选择。在冷板式液冷技术路线中，单相方案虽为主流，但其依赖水基工质，存在泄漏导电风险、泵功耗高、自然冷却利用受限等固有局限。泵驱两相冷板式液冷系统采用介电氟化制冷剂（如低压制冷剂R1233zd(E)）作为冷却工质，利用工质在冷板内沸腾相变吸收热量，换热效率较单相提升数倍，同时泵功耗可降低约80%。该系统支持40~50℃高温供液，可在全年大部分时段仅依靠干冷器实现自然冷却，无需启动压缩制冷，从而显著降低数据中心部分电能利用效率（PUE）。此外，全氟闭式循环设计消除了水泄漏导致的服务器短路风险，并大幅减少运维复杂度。泵驱两相技术为AI数据中心应对超高功率密度、实现绿色低碳运行提供了关键支撑。
一、 泵驱两相系统仿真的挑战
在泵驱两相系统中，确保泵入口始终为纯液相是稳定运行的关键。为此，系统依赖储液罐利用重力实现气液分离与“液封”功能。因此，在系统仿真中必须精确建模重力对储液罐内气液分布的影响，并设计相应的热管理策略，动态适应IT负荷变化，以维持储液器内的安全液位，确保泵在任何工况下入口均为液相。在两相流的系统仿真中，储液罐充满或者完全放空是容易出现收敛问题，GT-SUITE的先进的两相求解器可以稳定、快速模拟这种特殊场景，并分析不同工况、边界下的储液罐的液位变化。
二、泵驱两相系统的建模
本例中IT有8个机柜，每个机柜的功率密度为20kW-30kW之间。所用制冷剂为R1233RDE，充注密度为800kg/m3。一次侧为水路（一般为干冷器和冷水机组的组合，本例中简化为进出口边界），二次侧为泵驱两相回路。
本文的储液罐和管路系统需要考虑重力影响。用户可以使用FluidReservoir模板来定义储液罐不同高度的进出口，如下图所示，由于重力的影响，液相出口的压力会高于进口处的压力。
储液罐不同Port的压力
三、制冷剂流量的影响
下图为标准化了的储液罐液位，1表示液相充满，0表示全部气相。可以看到随着氟泵流量的增加，储液罐的高度随之下降。
制冷剂流量对储液罐液位的影响
下图为三个流量下的压焓图，可以看出随着流量的增加，高低压压力都有增加，但高压压力增加更为显著，同时冷凝器后的干度不断下降。
不同制冷剂流量下的压焓图
四、冷凝器进水温度的影响
降低冷凝器进水温度（25/23/20deg），储液罐的液位不断降低，高低压压力也都有降低，但低压压力降低更为明显。
五、 IT负荷的影响
随着单机柜功率密度的增加（18/21/24/27/30kW），储液罐的液位不断增加，高低压压力也显著增加。
六、泵进出口管路直径的影响
当泵进出口管路直径减少时（从30mm减少至20mm），可以看到由于储液罐和泵之间的局部阻力损失，导致泵入口出现了两相区，严重威胁运行稳定性。
泵进出口管路直径的影响
七、总结
本文针对泵驱两相液冷系统在AI高功率密度数据中心中的应用，开展了系统仿真与关键参数影响分析。研究得出以下主要结论：
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