Dyson无叶风扇原理解析.pdf

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Dyson无叶风扇原理解
析
HessenwasrevisedinJanuary2021:.
Dyson无叶风扇原理解析
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***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
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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无叶风扇各种造型:.
Dyson无叶风扇整体外观
Dyson无叶风扇侧面,可以形成一定仰角:.
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。
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无叶风扇出风框部分:.
Dyson无叶风扇底座部分
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无叶风扇出风框的出风口缝隙
Dyson无叶风扇出风框的横截面示意图
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。:.
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。
风扇背面的空气从后向前补充进来加强中心送风效果:.
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
出风框截面的气流示意图:.
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。
另外,由于风扇取消了中间高速旋转的扇叶,变得更加安全,即使家里小朋友伸手到里面也不必担心会割
到,同时风扇送风更加稳定均匀。且,产品清洁起来也十分方便,用布擦拭光滑简洁的外表面就可以了,
不需要拿着刷子爬着栏栅格子,很费工夫地清理积聚在上面的灰尘,也不需要先拆卸外面的罩盖再擦拭里
面的扇叶。:.
Dyson无叶风扇更加安全,伸手到中间也不担心被割伤
传统风扇与Dyson无叶风扇的送风效果对比:.
Dyson无叶风扇外观简约,更容易清洁除尘
在生产工艺上,与传统风扇相比,这款没有扇叶的风扇新品主要增加了出风框内腔的设计、制造和装
配环节,带来的成本增加并不是十分明显,特别是形成具有一定规模流水线生产后,不会担心原材料稀缺
致使价格过高,也不会因为工艺过于复杂繁琐增加制造难度,更不会因为结构设计改变而导致产品质量下
降,因此我们有理由相信这款新品会很快被市场所接受,甚至会出现更多类似产品,进一步影响我们今后
的生活方式。
揭秘:戴森的无叶片风扇是怎么工作的
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好了,相信大家都已经看过戴森(Dyson)新近推出的无叶片风扇了,的确让人印象深刻——
但是,这玩意到底是如何工作的关于这个问题,爱稀奇发现了一些有趣的东西,只要你耐心
地看完,定然解决所有疑惑:
从哪里开始呢好吧,其实关于无叶片风扇的所有问题,都可以归结为一个问题,那就是,风
是从哪里来的——爱稀奇直截了当地告诉你,风最开始是从圆环中间的细微风槽中“吹”出
来的:无叶片风扇顶着的那个硕大圆环,并非完全是噱头,而是一个重要的组成,它的中
央,开着一条1毫米宽的细缝,而风,最开始就由基座中的涡轮风扇,抽取底座旁的空气从
这里吹出来的。
当然,你可不能指望1毫米宽的细缝就能吹出平稳且足够多的风来。这就涉及第二个问题
了,关于这台无叶片风扇的名字,空气放大器,AirMultiplier——什么意思,它是怎么
“放大”空气的这涉及两个物理名词,首先是雾沫夹带(Entrainment),其意思简单地说,
就是当有一束气流急速通过时,它会拉扯周围的空气,将它们跟着它一起运动。对此,你可
以想象招聘会中的人潮,周围的人总是身不由己地跟着大部队前进,哈哈。具体到无叶片风
扇,当气流从1毫米宽的细缝以55英里的时速吹出时,它将夹带着周边的空气一起向前;其
次是负压,这个不难理解,空气都往前了,圆环后的气压会降低,并导致后方更多的空气加
入以平衡气压——在这两个物理名词的作用下,空气,或者说无叶片风扇的风量,被显着放
大,达到涡轮风扇本身抽取量的15倍。
最后一个问题,它如何保持气流平稳因为问题二的描述,看上去似乎很难控制啊这就涉及第
三个物理名词了,雷诺数(Reynoldsnumber)。不过,在解释这是什么之前,我们先去厨房
看看水龙头,对,请把水龙头拧开放水,一般来说,当水龙头半开时,水流总是相对平稳,
成束状从水管中涌出;而一旦你全开或者减少拧开的程度,水流就不老实了,水花会开始四
溅——这个现象,简单地说就是,流体的形状,大致地和其本身的粘度、初始孔径等有关。
为此,物理学家们找到了一个计算公式,而其结果就是雷诺数。具体到无叶片风扇,戴森发
现,当空气在正常的粘度和温度、气压等条件下,1毫米宽的缝隙,刚好可以让气流在吹出
后不会发生紊乱,保持平稳~
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戴森和他设计的两款空气乘数无叶风扇:.
空气乘数无叶风扇工作原理分解图
据国外媒体报道,在炎炎夏日即将到来之际,英国着名设计师詹姆斯·戴森(JamesDyson)6月22日正式
对外推出新空气乘数无叶风扇(AirMultiplier),并正式向其称之为“无效”的空调产品宣战,利用该
新型无叶风扇和空调产品展开市场竞争。
现年62岁的戴森,因发明无袋式真空吸尘器而闻名于世。市场专家戴森现已拥有5亿英镑资产。目前,
戴森旗下的公司和研究所在全球范围内雇佣2500余名员工,在英国境内有1600名员工。戴森旗下在威尔
特郡拥有一家微生物专业实验室及数家液、电、热、声、及软件工程实验室。
戴森声称:“民众目前使用的空调不但耗电率过高,而且几乎毫无通风的同能。而我们推出的新无叶风扇
不但在价格上和空调相比更加低廉,而且通风性更强。”
戴森推出的空气乘数无叶风扇产品中拥有100多项技术专利,其中最典型的特点在于其基座中使用了气旋
加速器(cycloneaccelerator),这是项广泛利用于喷气式飞机引擎及汽车涡轮增压中的技术。
普通型空气乘数无叶风扇的工作原理为,基座中带有的40瓦电力马达每秒钟将33升的空气吸入风扇基座
内部,经由气旋加速器加速后,空气流通速度最大被增大16倍左右,经由无叶风扇扇头环形内唇环绕,
其环绕力带动扇头附近的空气随之进入扇头,并以每秒405升的速度向外吹出。
这款空气乘数无叶风扇同时带有风速大小调节装置,方便用户根据实际情况调节风速的大小。另外,因
该风扇并不带有扇叶,对于充满好奇天性的儿童不具有危害,而且比普通空调及风扇更容易清洗。
普通型空气乘数无叶风扇仅有1米高,19厘米宽。根据用户的不同需要,戴森还推出高为米和米的其
他两种无叶风扇机型。其最大风速扩展倍数由16倍至18倍不等。:.
目前,戴森空气乘数无叶风扇已经在网络上开始公开出售,基础售价为每台美元。