为什么无叶风扇能吹出“自然风”?

为什么无叶风扇能吹出“自然风”?

图2 戴森公司推出的无叶风扇 [2]

无叶风扇看似没有叶片,但实际只是将叶片隐藏在底座中。图3所示为无叶风扇的剖面图,底座开有进气孔,上端装有旋转叶片。当叶片(impeller)旋转后将空气从进气孔吸入,在叶片的推动下将空气压入环形圈空腔内,此时空气压力增大。环形空腔一侧开有一个朝反向开口的缝隙,这个缝隙非常小,通常只有1-3毫米,不仔细观察很难被发现,空气正是从这个狭缝喷出,成为无叶风扇“空虚来风”的风源。

请大家注意它的出风口方向,是在图示左端开口吹向右端,这使得风在流出狭缝之后,将迅速与环形圈内壁相遇。罗马尼亚发明家亨利·柯恩达 (Henri Coandă)于1910年发现,当流体流过物体表面时,流体会改变方向沿着物体表面轮廓流动(流固边界会产生边界层,形成对空气的吸附作用)。这在厨房就可以验证,用勺子底部挡在水龙头的流水,在流速适当的条件下,可以清晰地看到,水流沿着勺子底部弯曲流动,并不会四处飞溅,这就是柯恩达效应起的作用。

图3 无叶风扇翼型轮廓图(注意观察出口狭缝及横截面的布置) [3]

据估算无叶风扇的出风口出风时速可以达到10公里每小时以上,有的大功率可超过30公里每小时。柯恩达效应可以产生三个结果:一是将强气流的湍流程度减弱,将高速的射流变为柔和的均匀流,使风变得柔和。二是沿着壁面流动时,可以改变风的流动方向,使得受风区域增大。三是由于空气流动,环形圈内部气压降低,周围的空气被吸进来,形成更大的出风量。经测试,无叶风扇的出风量可达到进气口进风量的15-18倍以上,这也让无叶风扇获得了另一个别名:空气倍增器(Air Multiplier)。

研究人员对无叶风扇的风场流向进行了研究,如图4所示,从图中可以看出,在出风口处空气流速较为均匀,风速变化较大的区域(图中红色黄色区域)仅限于贴近风扇环形圈很小的区域(图中两个稍大的白点为无叶风扇的剖面,可认为是俯视图)。此外,在无叶风扇出风方向和反向都有风流动,覆盖范围比传统风扇要大很多,且整体来看风场强度较为均匀,这也是无叶风扇吹出的风变得柔和起来,更加接近于自然风的原因。

图4 无叶风扇流场分布图[3]

如今,随着智能家电技术的兴起,无叶风扇又融合了更多功能,如空气净化、照明等功能,并在使用方式上增加了摇头、遥控、声控等功能,让无叶风扇不仅仅是一台家电,更成为营造生活氛围的重要元素。返回搜狐,查看更多

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