无叶风扇有什么特殊？为何它这么能“吹”？
来源:中科院半导体所发布时间:2023-06-032089浏览
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文章来源：力学科普
作者：bingo
转眼间，2023年已是六月份了，天气渐热，夏天就要来了。对于即将到来的酷暑，风扇可以说是帮助我们度过高温的好朋友。我们日常生活中所熟悉的风扇，其最显著的标志就是驱使空气流动的叶片。不过，近年来市场上出现了一类长相怪异的无叶风扇。从名字中就可以看出，这类风扇没有叶片，大多看上去像是一个连接着柱子的圆环，有的甚至长成了塔形或球形。那么，无叶风扇有什么特殊之处呢？
无叶风扇的灵感来源于空气叶片干手器。无叶风扇起初被称为“空气倍增机”，后来才改名为“无叶风扇”。该风扇使用了最新的流体动力工程技术，通过高效率的无刷电机使气流增加15倍，它能产生自然持续的凉风，因无叶片，不会覆盖尘土或伤到儿童插进的手指。更奇妙的是其造型奇特，外表既流线又清爽。无叶风扇于2009年10月12日在英国首度推出。2011年9月，无叶风扇成功引进中国大陆。在原有的基础上，增加了180°旋转，吹冷热风等功能。
其实，无叶风扇并不是真的没有叶片，它的扇叶是被藏起来了，藏在风扇的底部。我们知道普通风扇是通过叶片快速搅动空气，形成气流；无叶风扇的风则是从一个环形的狭缝中吹出来的，而这些空气是由无叶风扇从底部进气口吸上来的。干手器的原理是迫使空气经过一个小口“刷”干手上的水，无叶风扇则是让空气从一个1.3毫米宽、绕着圆环转动的切口里吹出来。因空气是被强制从这个小口里吹出来的，风速最高可至35公里/小时。采用这种形式的设计，因为没有风扇片来“切割”空气，使用者不会感到阶段性冲击和波浪形刺激。它通过持续的空气流让你感觉更加自然的凉爽。
无叶风扇的原理
无叶风扇的基本原理就是利用流体力学中的柯恩达效应来实现空气气流的放大。柯恩达效应是啥呢？该效应指的是流体总是倾向于沿着壁面流动这种现象，当壁面弯曲时，流体就会偏离原来的运动方向。就类似于用一个汤勺改变了水龙头竖直留下的水流。
风扇装置基座内的气流产生装置会产生一道主气流，该主气流通过内部通道进入喷嘴内部通道，再通过喷嘴排气口排出后将周围的空气卷吸走，像空气放大器一样将主气流和卷吸的空气副气流作为总气流向使用者喷射或投射。
那么，这道气流如何保持平稳呢？我们知道雷诺数是描述流体运动状态的一个无量纲参数，研究人员经研究发现，当空气在正常的粘度和温度、气压等条件下，1毫米左右宽的缝隙，刚好可以让气流在吹出后不会发生紊乱，保持平稳。因此，这和我们前面的描述一致，无叶风扇则是让空气从一个1.3毫米宽、绕着圆环转动的切口里吹出来。
无叶风扇的优缺点
相比于普通风扇，无叶风扇具有很多方面的优势，比如安全性高、方便清洁、拉风时尚等。然而无叶风扇的价格也是惊人的高，甚至能达到普通风扇的数十倍；再者无叶风扇不适合远距离吹风，比如普通风扇开个1档就够了，同等功率电机用这种风扇硬是要开到2档3档风才够大，因此在节能环保方面还有一定的改进空间。
参考文献：
[1]https://mp.weixin.qq.com/s/RMJPq4nr0km351xs_pFJxw
[2]https://mp.weixin.qq.com/s/tiVGV4NlSfuaeGAiFVFYDw
[3]https://mp.weixin.qq.com/s/2JEcQ778IfDxBmRH6icVJA
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编辑:静玲子
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