Development of a Novel Self-Suction Boiling-Type Immersion Cooling Technique for Data Centers via Autonomously Directed Bubble Transport

• Project/Area Number: 25K07616
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 党 超鋲 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (30401227)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 李 艶栄 茨城大学, 応用理工学野, 准教授 (20712821)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2026: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: データセンター冷却 / 液浸冷却 / 沸騰伝熱 / 自己吸引沸騰 / 濡れ性制御

Outline of Research at the Start

本研究では、次世代高性能なデータセンターのCPU、GPUの冷却用相変化液浸冷却システムの性能向上を目的として、気泡の自己駆動輸送と壁面の液膜濡れの両立を実現する機能表面の開発と性能評価に取り組む。沸騰工況下における気泡の成長・離脱挙動、非平衡界面張力、浮力などの要素を考慮しながら、自己駆動輸送表面における気泡運動と薄液膜分布挙動を解明し、形状勾配、濡れ性勾配、表面張力係数などのパラメータと関連付けた数学モデルを構築する。これにより、相変化液浸冷却システムにおける気泡除去速度向上と伝熱性能向上を実現し、エネルギー効率の高い次世代データセンターの実現に貢献する。