審核專家：劉傳振

德國布倫瑞克工業大學流體力學博士後

天氣越來越熱，但吹上一整天空調又難免凍得肩酸背痛，想必很多小夥伴和小編一樣，又把櫃子深處的電風扇“發掘”出來，讓它再發揮發揮餘熱了。

來源 | 網絡

然而，風扇的家族裡似乎混入了一些形狀奇特的東西——酷炫的外形，反直覺的設計，讓它一躍晉升為時尚新品。這個類型的設計甚至影響到了其他電器，但凡能出風的小家電，就能看到它的影子。就連吹風機這個“行當”也被插了一腳，差點被搶了飯碗。

來源丨某品牌吹風機宣傳圖樣

看到上面的圖片你可能已經猜到了，我們今天要說的東西，就是沒有扇葉還能吹風的——無葉風扇。它到底是何方神聖？真的沒有扇葉嗎？風是怎麼憑空吹出來的？今天小編就化身為“捕風小偵探”為你揭開無葉風扇的秘密！

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扇葉去哪了？

如果你有一台無葉風扇，好奇地“把玩”一番，你一定會發現在無葉風扇中空環的内側有一圈縫隙，開機後，風就會源源不斷地從這個縫隙裡吹出來。

無葉風扇剖面圖

來源 | 普象網

另外，在它的底座有一圈镂空的氣孔，靠近時隐隐地能感受到一股“吸力”。不用說這一定是進氣口了。

說到這兒，我們大概可以猜測到“風的來處”：空氣首先從底座上的氣孔被吸入，經過某個東西加速，再從中空環的隙縫中吹出。

那麼，什麼東西能給空氣加速呢？一些“腦洞大開”的網友想到了它↓↓↓

來源丨某品牌風扇宣傳圖樣

沒錯，就是普通得不能再普通的小電風扇……有沒有一種繞了一大圈又回到了起點的感覺。

外國一位心靈手巧的大叔也想到了這個方法，他用一台小電風扇和一堆木頭自己制作了一台無葉風扇。

還真能吹出風來，看起來像模像樣的！

來源 | Pask Makes

市面上售賣的無葉風扇内部構造與之類似，但其中一個部件的不同，讓它的性能有了質的飛躍，從模型、玩具變成了有實用價值的産品。

真正的無葉風扇不是用普通的電扇給氣流加速，而是用離心式壓氣機，其中最核心的部件是葉輪。

離心式壓氣機構造

來源 | 某品牌宣傳資料

看起來是不是有點像飛機發動機中的渦輪，或是汽車中的渦輪增壓器？沒錯！它們結構類似，都有可以給空氣加壓的功能。

電風扇和離心壓氣機之間的差距有多大呢？說出來怕吓到你！

普通電風扇的葉片，轉速為1000轉/分鐘，也就是一分鐘轉1000圈，人眼看起來這個轉速已經很快了。

一般離心式壓氣機工作時，内部的葉輪在電機的帶動下每分鐘能轉50000圈，而有些家用無葉風扇用的離心壓氣機轉速甚至能達到110000轉/分鐘，是電扇的100倍！

除了轉速上差異巨大，它們的工作原理也大不相同。

先說說普通的扇葉。如果你仔細觀察會發現，普通電風扇葉片不是平平的一片，而是曲面的，具有特殊的形狀。

當風扇旋轉時，這樣的形狀可以将葉片附近空氣切割并向前推出，空氣被葉片推出後就形成了向前的風，為我們帶來一絲清涼。同時，由于一部分空氣被扇葉推走了，電扇後方的空氣會從四面八方慢慢流入扇葉附近，補充空氣。

普通風扇的靠扇葉将空氣推出

來源 | 知乎

相比于普通電風扇的扇葉，葉輪具有更多的葉片和更複雜的葉片形狀。當葉輪旋轉時，空氣先被切割并推進葉輪内部，這裡的原理與電風扇類似。

前面我們說過，葉輪的轉速非常大，是普通電風扇扇葉的100倍。空氣在葉片的推動下，也會随之高速轉起來。

我們知道，以物體自身為參照，它轉動時會受到遠離旋轉中心，向外甩的力，這個力叫做慣性離心力。并且其他條件不變時，轉速越快，慣性離心力就越大。

跟随葉輪飛快轉動的空氣會受到很大的慣性離心力，在這個力的作用下空氣會被抛向葉輪的邊緣。

于是，進入葉輪内的空氣就會被源源不斷地被慣性離心力從中心甩到葉輪邊緣，然後被輸送至環形出風口。

空氣從下方中心吸入，被甩向上方邊緣

來源 | 某品牌宣傳資料

那麼，空氣被甩到邊緣後會發生什麼呢？這就要仔細看看葉輪的結構了。

葉輪模型 來源 | 自制

也許你已經注意到，葉輪靠近中心的入口處，每個葉片之間的距離很近，能使空氣通過的空間很窄。而葉輪邊緣的出口處，每個葉片之間的距離較遠，能使空氣通過的空間較寬。這“一窄一寬”之間，藏着大門道！

有生活經驗的朋友應該都知道，刮風天時，窄巷子裡的風，要比寬闊的大路上更猛烈。同樣的道理，葉輪入口處更窄的地方空氣流速更快，葉輪邊緣更寬的地方空氣流速更慢。

這是因為，單位時間内流經某一截面的氣體質量是相等的，這一規律的本質是質量守恒的體現。

那麼，葉輪内這種速度的差異最終會造成什麼影響呢？

大家不妨跟小編一起做個實驗：撕下一張紙，手握住一端，用力吹紙條上方，你會發現紙條飄了起來。

關于伯努利原理的小實驗 來源 | 百度

這是因為，流速大的地方空氣壓強小，你吹氣時，紙條上方的壓強比下方更小，于是紙條就被下方壓強更大的空氣托了起來，這便是伯努利原理。（伯努利原理：壓力 1/2´密度´速度的平方=常數）

同理，葉輪内的空氣從狹窄區域流到寬闊區域時，流速降低，壓強增加，起到了加壓的效果。

這要歸功于電機超高的轉速與葉輪精妙的結構，離心式壓氣機能夠将下方的空氣瞬速吸入，同時将空氣壓縮，增加壓強。

葉輪進氣口附近流速快，壓強低；出口附近流速慢，壓強高

來源 | 某品牌宣傳資料

對于性能較好的家用無葉風扇，其内部的離心壓氣機每秒能将33升的空氣從機身底部吸入，加壓，并輸送至環形出風口，這個性能是十分卓越的。

不過，事實真的這麼簡單嗎？你吹到的風僅僅是從出風口噴出的加壓空氣嗎？

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被放大的風

不知道你有沒有發現這樣一個細節。當用手感受來自無葉風扇環形出風口的風時，會覺得雖然氣流很快，但隻是窄窄的一條，風量并不算大。

然而當你站得遠一些，正對着無葉風扇時，你會感受到一股均勻的氣流迎面而來，風量也十分充足，足以覆蓋上半身。

這是怎麼回事？風量怎麼會憑空變大？

還是先做一個小實驗：如果你用勺子的背面貼近水龍頭裡流出的水流，你會發現水流會貼着勺子流淌，在勺子的引流作用下，整個水柱都會變彎。

康達效應 來源 | 百度

同為流體的空氣也具有這樣的特性。當快速流淌的空氣吹過一個緩而平滑的曲面時，氣流會貼附着曲面流過，随着曲面的形狀一起轉彎。

這個現象叫做康達效應，飛機的機翼就利用了這種效應。

如果你仔細觀察無葉風扇出風口前端的表面，會發現這個表面呈類似機翼的形狀，它能夠有效地讓氣流有效的集中在環形内壁，貼合着表面快速流動。

這樣做會發生什麼呢？

你會發現，流速快的空氣集中在了環形的内壁表面，環的外部空氣流速較慢。

還記得前面提到的伯努利原理嗎？流速快的地方壓強低，流速慢的地方壓強高。在壓強差的作用下，外界的空氣會被壓力壓進無葉風扇的環形區域内，并向前噴出，這樣一來，無葉風扇吹出的風量就大大增加了。

康達效應與空氣放大技術

來源丨某品牌宣傳資料

其實，無葉風扇出風口噴出的加壓氣體的量很少，卻起到了抛磚引玉的效果，大部分的風都來自環外的，都是在壓強差下被壓入環内并噴出的，這項技術又被稱作“空氣倍增技術”。

這樣一來，機身内的離心壓縮機雖然轉速很快，但它隻需要壓縮很少的氣體就能讓無葉風扇産生流速快、流量大的風。一般離心式壓氣機每秒可以産生33升壓縮空氣，而經過空氣倍增，從中空環中吹出的風量可以達到每秒500升。因此，無葉風扇裡的離心壓氣機的大小和功率都不需要很大。

離心式壓氣機與空氣放大是無葉風扇的兩個核心技術

來源 | 新浪網

那麼問題來了，無葉風扇更值得去買嗎？

相比于普通風扇，無葉風扇用到了更先進的技術。然而無葉風扇的價格也是驚人的高，甚至能達到普通風扇的數十倍！典型的物美但價不廉……除了貴，很多無葉風扇在風速較大時噪音也是很大的。

技術上的進步，到底值不值如此高的價格，也是需要我們思考的問題。

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