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用无叶风扇来散热

leon2016 风扇 2016-12-24 10:42:00
1 Dyson无叶风扇整体外观造型
 
  在高温难耐的伏暑天里,很多朋友最想做的就是躲在清清凉凉的室内,挖着西瓜看电视了。不过,如果你认为想要保持室内凉爽宜人,还必须依靠把空调温度调得很很低,那就大错特错了,因为今年夏天,在潮人圈子里面最流行的已经不是什么“无氟变频空调”之类的大件电器产品,而是既环保又轻便,还拥有时尚线条的“无扇叶风扇”了,而且这种风扇能够形成15倍风力的效果,让你感受到犹如海风一般的凉爽。
Dyson无叶风扇
Dyson无叶风扇
Dyson无叶风扇
你相信吗?Dyson无叶风扇能够送出15倍效果的风力
  这种无扇叶风扇最早是由美国Dyson公司推出的产品,外形线条相当简约,下面是一个底座,上面是一个出风框,跟我们平常使用的风扇相比,就是少了复杂的扇叶和前后栏栅罩盖,风扇中间完全是空洞洞的。
Dyson无叶风扇
Dyson无叶风扇各种造型
Dyson无叶风扇外观
Dyson无叶风扇整体外观
Dyson无叶风扇 Dyson无叶风扇
Dyson无叶风扇侧面,可以形成一定仰角
Dyson无叶风扇
Dyson无叶风扇配套遥控器
  那这样的结构到底是怎么样形成吹风效果的呢?别急,其实设计师在里面运用了很多在飞机构造上应用到的空气动力学原理,下面我们一起来看看。


2无叶风扇底座及出风框细节设计


  首先来看看这款风扇的底座设计,并不是简单马达搭配上电源开关、风力档位的组合。底座与风扇的出风框是可以分离开来的,通过卡口装配起来。底座内部除了有马达以外,下面还有布满密孔的进风口,这里是最原始吸取空气的部位。
Dyson无叶风扇送风原理
Dyson无叶风扇出风框部分
Dyson无叶风扇送风原理
Dyson无叶风扇底座部分
Dyson无叶风扇送风原理
Dyson无叶风扇底座下面是布满密孔的进风口
  空气进入底座后,由马达带动,再经过底座上方的一层隐藏扇叶向上送风。这一层扇叶是水平旋转的,装上出风框后在外部完全看不到。
Dyson无叶风扇送风原理
Dyson无叶风扇底座上有一层水平扇叶,把空气向吹进出风框内
Dyson无叶风扇送风原理
Dyson无叶风扇出风框与底座相接的卡口
  经过马达和扇叶作用后,已经形成一定气流的空气进入出风框内部空腔。注意了,出风框的内部是一个有特殊构造的空腔,而非一个简单的金属实心框。从下面的横截面示意图可以看到,风扇框的腔体朝着送风的正方向较薄,完全封闭,反方向较厚,金属片包裹了一圈后留出较窄的缝隙,这条缝隙就是出风口。
Dyson无叶风扇送风原理
Dyson无叶风扇出风框的出风口缝隙
Dyson无叶风扇送风原理
Dyson无叶风扇出风框的横截面示意图


3Dyson无叶风扇送风原理解析


  气流从底座上来,散布充满出风框的腔体内,积聚到一定程度就会超过腔体外的正常气压,于是形成风。而前端狭窄后端宽厚的腔体会迫使内部气流朝后端更宽阔的空腔运动,不断“相互挤压”的空气最后只能从细小的狭缝中“泄漏”出去,持续运行一段时间后,这种结构能够渐渐加强送风压力,使出风口缝隙的气流更加快速。
Dyson无叶风扇原理
空气在出风框内腔的流动方向
  一旦出风口的气流加快,形成吹风效果,就会引起出风框周围的空气也跟随流动起来。一方面,风扇背面的空气会从后向前补充进来,加强中心送风效果,另一方面,出风框外围的空气也会因为气流造成的负压一齐补充进来,拓宽吹风的范围。各种气流叠加,就会形成数倍于底座吸收空气能力的送风效果。
Dyson无叶风扇原理
风扇背面的空气从后向前补充进来加强中心送风效果
Dyson无叶风扇原理
框体外围空气因为气流造成负压也一齐补充进来,拓宽吹风范围
Dyson无叶风扇原理
出风框截面的气流示意图
Dyson无叶风扇原理
各种气流叠加形成数倍于底座吸收空气能力的送风效果
  以上就是Dyson公司这款没有扇叶的风扇新品的送风原理解析,它摆脱了传统风扇纯粹依靠马达带动扇叶直接送风的模式,而是在扇叶出风后再添加一道环节,通过改变气流运动路线,达到更理想的送风效果。尽管算不上惊世之举,不过在这款产品没有推出以前,估计没有几个人会认为风扇少了扇叶还能够吹风的,这项创新告诉人们,只要勇于设想,并主动尝试从另一个角度去思考,生活中有很多细节是可以不断得到优化完善的。


  Dyson无叶风扇对散热设计的启示
   
      从上面的原理论述中可以看出,无叶风扇的风量远大于风扇自身引入的风量。这种原理,在电子产品热设计中有没有可能获得应用呢?当然,有朋友可能马上就会说,这需要较为理想的流道空间配合,充分利用流体的流动特性来激活外部流场的参与,在越来越紧凑的电子产品中应用应该非常困难。诚然,外部空气的引入,需要开阔的空间,而且,一旦引入不慎,或许还会诱发极为严重的热回流。但并不能就此否定这一创新思维的使用。笔者暂时考虑如下几点方向,供大家参考:
  1. 流道的设计:充分利用弧形设计诱发负压,从而规避旁流;
  2. 自然散热产品表面翅片齿形设计;
  3. 自然散热产品表面风道的引流设计;
  4. 风扇模组的支路引流;
  5. 强迫风冷流通路径上的补风;
  6. ……
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