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2023 年 06 月 29 日 星期 放大 缩小 默认 

无叶风扇如何带来凉风

刘煜灏

  在炎热的夏日,风扇是帮助我们度过高温的“好朋友”。风扇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外表奇特的无叶风扇。从名字中就可以看出,这类风扇没有叶片,看上去像一个连着柱子的圆环,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。

  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。因为空气被强制从这个小口里吹出来,所以产生的风速极快,最高可达35公里/小时。

  其实,无叶风扇并不是真的没有叶片,它的扇叶是被藏在了风扇底部。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。

  无叶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倍左右,它能产生自然持续的凉风。因无扇风叶的扇叶没有暴露在外面,所以不会覆盖尘土或伤到儿童插进的手指。

  无叶风扇于2009年首度推出,随着产品的创新,无叶风扇在原有的基础上增加了180°旋转以及吹冷热风等功能。

  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?雷诺数是描述流体运动状态的一个无量纲参数,研究人员发现,当空气在正常的温度、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。

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