A Noctua kísérlete a tökéletes ventilátor megalkotására - A Noctua mérnöke ismerteti a jelenlegi ventilátorok tervezési korlátait

A lapátszög és a támadási szög különböző, de gyakran összetévesztett fogalmak

Dellinger tisztázza, hogy a "lapátszög" (vagy a szögeltolás szöge) a ventilátorlapát és a forgási sík közötti geometriai dőlésszögre utal, míg a "támadási szög" a lapát és a beáramló légáramlat közötti aerodinamikai kölcsönhatást írja le. Ezek a szögek a lapát hosszában változnak - a tengelycsúcs közelében meredekebbek, a csúcson pedig laposabbak - a forgási sebességprofilnak megfelelően. A nagyobb lapátszög növeli a légáramlást fordulatonként, de fennáll az elakadás veszélye, ami áramlásleváláshoz és fokozott akusztikai turbulenciához vezet. A lapátszög kis mértékű, mindössze 1°-os beállítása is mérhetően befolyásolhatja mind a légáramlási teljesítményt, mind a zajkibocsátást.

Kevesebb lapát csökkentheti a zajt, de ez a tervezés költségével jár

A ventilátorlapátok száma közvetlenül befolyásolja a lapátátjárási frekvenciát, ami összefügg azzal, hogy az emberek hogyan érzékelik a ventilátor zaját. Például egy 2000RPM fordulatszámon pörgő hétlapátos ventilátor alacsonyabb frekvenciájú, 233 Hz-es hangot bocsát ki, szemben a kilenclapátos kialakítás 300 Hz-es hangjával. A lapátok számának csökkentése azonban kompromisszumokat eredményez a nyomáskeltés és a lapátok merevsége terén. A tervezőknek nagyobb lapátokkal vagy magasabb fordulatszámmal kell kompenzálniuk, ami semmissé teheti az akusztikai előnyöket. A Noctua jelenleg a 120 mm-es ventilátorok esetében a kilenclapátos kialakítást részesíti előnyben, mivel ezek egyensúlyt teremtenek a légáramlás, a nyomás, a szerkezeti integritás és az akusztika között.

A hűtőbordák sűrűsége befolyásolja a turbulenciát és a hangzást

A hűtőbordák kialakítása nemcsak a hűtési teljesítményt, hanem a ventilátorok zajviselkedését is befolyásolja. Míg a hűtőbordák előnyére válik a több lamella és a nagyobb felület, a lamellasűrűség növelése légáramlási ellenállást eredményez. Ez az ellenállás arra kényszerítheti a ventilátorokat, hogy a nyomásgörbéjükön a holtpontok közelében működjenek, ami növeli a turbulenciát és a kellemetlen hangzást. A hőátadás is egyenlőtlen a lamellák mentén - az elülső élnél kiugrik, majd a határréteg kialakulása miatt lecsökken. A Noctua legújabb konstrukciói megpróbálják a ventilátor jellemzőit a hűtőbordák ellenállásának illesztésével párosítani, hogy az optimális légáramlási tartományokban maradjanak.

A tervezési fejlesztések valószínűleg az anyagokból, nem pedig a geometriából származnak

Miközben a szimulációs és előrejelző eszközök kiforrottak, a fogyasztói ventilátorok tervezésének jövőbeli fejlesztései inkább az anyagoktól, mint a geometriától függhetnek. A Noctua átállása a PBT és ABS műanyagról a folyadékkristályos polimerre (LCP) lehetővé tette a szorosabb csúcstűréseket és az alacsonyabb rezgést, ami hozzájárult a teljesítmény stabilizálásához nagyobb sebességnél. A fém vagy kompozit lapátok elméletileg előnyökkel járhatnának, de valószínűleg növelnék a zajszintet és a gyártási költségeket. Az akusztikai hangolás némelyikét már most is ellenőrzött turbulencia-technikák segítségével végzik, mint például a Noctua G2 ventilátoraiban látható centrifugális turbulátorközök szerkezetét.

Következtetés

Dellinger továbbra is óvatos marad a ventilátorok tervezésének jövőbeli áttöréseivel kapcsolatban, és azt sugallja, hogy a legtöbb mérnöki lehetőséget a jelenlegi anyagok és felhasználási esetek korlátain belül már feltárták. Bár az alacsony lapátszámú vagy lamellák nélküli koncepciók felkeltik az érdeklődést, a légáramlás, a turbulencia és a költségek gyakorlati korlátai miatt ezek egyelőre nagyrészt elméleti jellegűek.