Разработка консольного вентилятора с высокой скоростью потока

Рисунок 1.Коммерчески доступный пьезоэлектрический вентилятор.Первые 30 мм - это полимерное лезвие вентилятора.Кредит: Питер Либэк

Я разработал консольную конструкцию вентилятора с более чем 100-кратным увеличением объемной скорости потока, и я продемонстрировал, что он может быть конкурентоспособен с осевыми вентиляторами в скорости потока и уровне шума.Я полагаю, что это улучшение может открыть возможности для более широкого внедрения фанатов консоли в приложениях для перемещения воздуха и охлаждения.

Типичный пьезоэлектрический вентилятор показан на рисунке 1. Он состоит из полимерного лезвия вентилятора и пьезоэлектрического замыкания.Когда Бендер вибрирует на резонансной частоте лезвия вентилятора, наконечник вентилятора перемещается с отклонением на несколько сантиметров и, таким образом, перемещается воздух.Поскольку нет вентилятора или розетки, в движении воздуха преобладает рециркуляция вихрей.Тем не менее, есть какой -то чистый импульс вперед, приданный воздуху, таким образом, скромный чистый поток воздуха.

Дизайн, который я разработал, показан на рисунке 2. В центре буровой установки находятся три лопасти вентилятора из нержавеющей стали, окрашенные в желтый цвет для ясности.Каждый лезвие вентилятора составляет 15 см на 14 см.Система управляется двумя пользовательскими линейными двигателями, подключенными к любому концу вибрационного луча, который, в свою очередь, подключен к основанию трех лезвий вентилятора.Поклонники управляются на 20 Гц, что ниже частоты слушания человека.Это ограничивает слышимый звук только турбулентным трепещением воздуха, движущегося мимо лопастей.

Большое увеличение скорости потока можно объяснить комбинированными эффектами нескольких факторов.Линейные двигатели значительно более мощные, чем пьезоэлектрические изгибы, лопасти вентилятора больше, лопасти вентилятора изготавливаются из весенней стали, несколько вентиляторов объединяются в массивы, а стратегическое размещение окутывания уменьшает виноводческие вироны.

Моя статья, опубликованная в результатах инженерии, показывает, что максимальная скорость наконечника вентилятора зависит от силы материала (более конкретно, предела выносливости), модуля и плотности Янга.Spring Steel имеет исключительно высокий предел выносливости, поэтому скорость наконечника вентилятора выше, чем полимерные лопасти вентилятора.

Использование более одного вентилятора в массиве также важно для получения высокой скорости потока.Моя статья показывает, что минимум два вентилятора должны инкапсулировать кубоид воздуха, который ускоряется вперед, когда вентиляторы качаются влево и вправо.Это можно увидеть в сопроводительном видео с медленным движением.

Кредит: приводит к инженерии (2023).Doi: 10.1016/j.rineng.2023.101602

Стратегическое размещение кожухов способствует высокой скорости потока за счет уменьшения рециркуляционных вихрей.Поместив кожухи на верхнем и нижнем краях лезвий, воздух предотвращается циркулировать от сторон высокого до низкого давления вентилятора.Кроме того, размещение кожуха слева и справа от массивов вентилятора предотвращает обратные потоки и создает четко определенную входную область.

Подавляющее большинство коммерческих вентиляторов могут быть классифицированы как осевые, центробежные, смешанные или походные вентиляторы.Самым последним дополнением к этому списку был поклонник поперечного потока, изобретенный в 1893 году. Каждый из этих типов фанатов имеет свои сильные стороны и обнаружил приложения, которые играют к этим сильным сторонам.Эта консольная конструкция вентилятора с сопоставимой скоростью потока с осевым вентилятором может найти одинаково полезные приложения.

Две из его уникальных сил - это устранение любого подшипника или поверхности потирания, и из -за отсутствия вращения у него есть свобода создавать различные соотношения сторон прямоугольника вентилятора.Работа, представленная в статье, не имеет защиты интеллектуальной собственности и, следовательно, свободна для дальнейших экспериментов.

Эта история является частью диалога Science X, где исследователи могут сообщить о результатах из своих опубликованных исследовательских статей.Посетите эту страницу для получения информации о диалоговом окне Sciencex и о том, как участвовать.

Больше информации: Питер Д. Либек, высокий объемный расход инфразвукового консольного вентилятора, приводит к инженерии (2023).Doi: 10.1016/j.rineng.2023.101602

Питер Либэк квалифицировался с BSC (с отличием) в области компьютерных наук в Университете Кингстон, Лондон в 1992 году. Он потратил 15 лет, разрабатывая алгоритмы для кремниевых чипсов и в настоящее время является независимым изобретателем с акцентом на смягчение изменения климата.