無葉電風扇(無葉電風扇的原理是什么？)，36創(chuàng)業(yè)加盟網(wǎng)給大家?guī)碓敿毜慕榻B，讓更多的人可以參考:無葉電風扇(無葉電風扇的原理是什么？)。
我們?nèi)粘Ｉ钪兴煜さ娘L扇，其最顯著的標志就是驅(qū)使空氣流動的葉片。不過，近年來市場上出現(xiàn)了一類長相怪異的無葉風扇。從名字中就可以看出，這類風扇沒有葉片，大多看上去像是一個連接著柱子的圓環(huán)，有的甚至長成了塔形或球形。
不過，這類風扇雖然號稱“無葉”，但如果將其拆解的話，就會發(fā)現(xiàn)并非如此。以圓環(huán)形無葉風扇為例，其柱體底座表面設有許多進氣孔，其內(nèi)裝有空氣壓縮機。當機器運行時，空氣壓縮機利用渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)，從進氣孔吸入空氣并增壓，之后排向上部圓環(huán)的中空部分，并從圓環(huán)邊緣的細縫高速流出，最終形成吹向我們的氣流。
無葉風扇的核心是空氣壓縮機 圖/Dyson
照這樣說的話，這類風扇就只是把葉片隱藏起來？那我們在常規(guī)的有葉風扇外加上一個罩子，引導其風向，不就成無葉風扇了？的確，有不少手持小風扇就是這樣做的。但我們這里討論的無葉風扇并非這么簡單。它最大的特點，就是吹出的風量能遠遠超過空氣壓縮機吸入的風量，因此也被稱為“空氣倍增器”(air multiplier）。
其實，無葉風扇能夠增加風量的奧秘并不復雜。首先是流體力學中的伯努利原理：流速越快，流體壓強越小。伴隨著高速的氣流射出細縫，內(nèi)圈表面會產(chǎn)生負壓，迫使后方的空氣流入環(huán)內(nèi)。其次，內(nèi)圈表面被設計成類似于機翼的形狀，并有一定的傾角?；跈C翼產(chǎn)生升力的原理：在一定的角度范圍內(nèi)，傾角越大，內(nèi)圈靠近后端處會產(chǎn)生更大的負壓。因此，在這兩個作用的疊加下，內(nèi)圈軸向上出現(xiàn)了顯著的壓強差，驅(qū)使著后部氣流進入圓環(huán)內(nèi)，以此增加出風量。
某款無葉風扇的產(chǎn)品圖，右圖示意其圓環(huán)軸向被設計成類似于機翼的結(jié)構（內(nèi)圈部分類似于機翼的上表面），氣流從其后部的狹縫噴出。 圖/Dyson
同時，流出圓環(huán)的氣流由于具有一定的黏性，能將四周的空氣也“夾帶”進來。據(jù)已有的計算結(jié)果，無葉風扇在內(nèi)圈表面具有很強的渦度，可以產(chǎn)生較強的黏性切應力，所以流出圓環(huán)的氣流能“夾帶”大量空氣，進而增加出風量。相比之下，常規(guī)風扇對于周邊空氣的“黏性夾帶”就相對弱了一點。因為常規(guī)風扇所產(chǎn)生的氣流還帶有切向速度，因此削減了軸向的速度梯度，使得黏性切應力較小，無法帶動更多周邊氣流。
某款無葉風扇的計算流體力學模擬（顏色示意氣流速度） 圖/www.symspace.com
需要注意，無論是何種原理，增加出風量就意味著給更多空氣增速，其能量來源總是從細縫中射出的氣流。因此，隨著出風量的增加無葉電風扇，風速總會變小。以某款無葉風扇的數(shù)據(jù)來看，其細縫中氣流的射出流速能達到24米/秒無葉電風扇，距風扇60厘米處的氣流軸向速度大約為2.5米/秒；風扇的進氣量在20～30升/秒，而出風量最大能達到400升/秒左右。
和常規(guī)風扇相比，無葉風扇最大的優(yōu)勢在于能產(chǎn)生平穩(wěn)并且連續(xù)的氣流。常規(guī)風扇的葉片在旋轉(zhuǎn)時會切割氣流，而且在葉尖會產(chǎn)生“渦流脫落”，導致產(chǎn)生的氣流有強烈的變化和間斷。相比之下，無葉風扇所產(chǎn)生的氣流更為穩(wěn)定舒適。另外，顯而易見，無葉風扇由于外形結(jié)構簡單，因此更易于清洗且安全便捷。然而，由于采用了空氣壓縮機，相比常規(guī)風扇中的電機，無葉風扇整體會產(chǎn)生更大的噪聲。而且目前來看，其市場上的平均價格也是要高于常規(guī)風扇。
撰文/ @TurbJet
本文選自《科學世界》2019年第2期
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