无叶电风扇是怎么吹出来风的？

无叶电风扇的原理是什么？

图片：Dyson

无叶电电扇的道理是什么？

《科学宿世界》杂志，唯有经由过程科学方可熟悉宿世界

我们日常糊口中所熟悉的电扇，其最光鲜明显的标记就是差遣空气流动的叶片。不外，近年来市场上呈现了一类长相怪异的无叶电扇。从名字中就可以看出，这类电扇没有叶片，大多看上去像是一个毗连着柱子的圆环，有的甚至长当作了塔形或球形。

不外，这类电扇固然号称“无叶”，但若是将其拆解的话，就会发现并非如斯。以圆环形无叶电扇为例，其柱体底座概况设有很多进气孔，其内装有空气压缩机。当机械运行时，空气压缩机操纵涡轮叶片的扭转，从进气孔吸入空气并增压，之后排标的目的上部圆环的中空部门，并从圆环边缘的细缝高速流出，最终形当作吹标的目的我们的气流。

照这样说的话，这类电扇就只是把叶片埋没起来？那我们在常规的有叶电扇外加上一个罩子，指导其风标的目的，不就当作无叶电扇了？简直，有不少手持小电扇就是这样做的。但我们这里会商的无叶电扇并非这么简单。它最大的特点，就是吹出的风量能远远跨越空气压缩机吸入的风量，是以也被称为“空气倍增器”(air multiplier）。

其实，无叶电扇可以或许增添风量的奥秘并不复杂。起首是流体力学中的伯努利道理：流速越快，流体压强越小。陪伴着高速的气流射出细缝，内圈概况会发生负压，迫使后方的空气流入环内。其次，内圈概况被设计当作近似于机翼的外形，并有必然的倾角。基于机翼发生升力的道理：在必然的角度规模内，倾角越大，内圈接近后端处会发生更大的负压。是以，在这两个感化的叠加下，内圈轴标的目的上呈现了光鲜明显的压强差，差遣着后部气流进入圆环内，以此增添出风量。

同时，流出圆环的气流因为具有必然的黏性，能将周围的空气也“夹带”进来。据已有的计较成果，无叶电扇在内圈概况具有很强的涡度，可以发生较强的黏性切应力，所以流出圆环的气流能“夹带”大量空气，进而增添出风量。比拟之下，常规电扇对于周边空气的“黏性夹带”就相对弱了一点。因为常规电扇所发生的气流还带有切标的目的速度，是以削减了轴标的目的的速度梯度，使得黏性切应力较小，无法带动更多周边气流。

需要注重，无论是何种道理，增添出风量就意味着给更多空气增速，其能量来历老是从细缝中射出的气流。是以，跟着出风量的增添，风速总会变小。以某条目无叶电扇的数据来看，其细缝中气流的射出流速能达到 24 米 / 秒，距电扇 60 厘米处的气流轴标的目的速度大约为 2.5 米 / 秒；电扇的进气量在 20～30 升 / 秒，而出风量最大能达到 400 升 / 秒摆布。

和常规电扇比拟，无叶电扇最大的优势在于能发生平稳而且持续的气流。常规电扇的叶片在扭转时会切割气流，并且在叶尖会发生“涡流脱落”，导致发生的气流有强烈的转变和间断。比拟之下，无叶电扇所发生的气流更为不变舒适。别的，显而易见，无叶电扇因为外形布局简单，是以更易于清洗且平安便捷。然而，因为采用了空气压缩机，比拟常规电扇中的电机，无叶电扇整体味发生更大的噪声。并且今朝来看，其市场上的平均价钱也是要高于常规电扇。

撰文 / @TurbJet

本文选自《科学宿世界》2019 年第 2 期